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基于有限元模拟的二次滤网结构改进研究
作者:管理员    发布于:2017-06-13 14:16:52    文字:【】【】【

  电厂中为保证凝汽器中循环水冷却的效率,需要保证循环水的清洁度,为此在凝汽器入水口处,会加装过滤装置,即二次滤网。加装二次滤网后,能够有效的阻挡凝汽器入水口水中的杂物,保证了循环水的质量,有效提高凝汽器的散热效率。但是随着环境的破坏,流入电厂的冷却水受到严重的污染,主要表现为生活垃圾较多,造成二次滤网受力过大,甚至造成堵塞,严重影响凝汽器的冷却效果。因此,在循环水被污染环境下,对二次滤网结构性能提出了更高的要求。国内外专家学者纷纷对二次滤网结构展开研究。学者朱子信11通过。

  二次滤网工作原理2二次滤网的结构常用二次滤网结构表现为圆形孔状,按照一定的规律排布,这里设置凝汽器入水口处管道直径为1 500mm,圆形空直径选着8mm,如所示。

  开发设计、改造;殷珑(1979―),男,江苏常州人,本科,工程师,主要研究方向:电力设备控制系统设计。

  二次滤网网孔二次滤网井字形结构形状以及排布根据通流倍率设置网孔的个数,即网孔在管道截面的投影面积除以管道面积。在火力发电厂中,通流倍率的取值一般在0.5~0.7之间。在数值模拟过程中,考虑网孔过小计算机的计算容量和计算成本非常巨大,难以实现运算,同时,网孔过大时,在计算模拟过程中易造成不收敛,影响计算结果和精度。故这里对网孔的大小做个简化,在保证定的通流倍率的情况下,取的网孔的直径为45mm.简化的后的网孔对流阻产生了定的影响,模拟过程中的流阻比实际要小,压力损失较小,但是对整个模拟计算过程中损失机制和流程特性的研究影响不大。

  3计算机模拟3.1模型的建立根据第二部分二次滤网结构,在FLUENT模拟软件建立相应的二次滤网模型,网孔形状为圆孔状,可参照所示。为了对比圆孔状网孔和井字型结构网孔的结构对水流作用的影响,同时建立井字形网孔。井字形网孔的尺寸选择在基于相同的通流倍率的基础上,网孔的长宽取值为40mm,其它结构参数与网孔形参数相同,井字形网孔见所示。

  3.2网格的划分和边界条件的设定利用专门的网格划分软件Gambit对网格进行划分,网格划分越细,计算机结果越,对计算机的要求也越高;网格划分越大,能够节约计算成本,易于实现,但是存在网格畸形,无法计算的问题。综合以上考虑的因素,网孔形与井字形的划分基准以网孔形尺寸为45mm,井字形网孔长宽为40mm.网格质量在0.7以上,同时进水口处加装4m的延长段,减小外流场对管内流场的影响。对进口流速的设定为2.3m/s,雷诺数设为3.15X106,以压力出口作为出口边界,计算过程中的残差控制在106以内。

  4模拟结果分析分别在水流变化的情况下,对网孔形和井字形网孔受力情况进行分析,得到不同工况下的2种不同形状网孔对水流的阻碍作用,如所示。

  在中,可以明显看出,顺着水流速度的增大,二次滤网网孔对水流的阻力显著增加,圆形网孔在水流速度为1m/s时的压降2.5kPa增加到水流速度为3m/s时的20kPa,如果将递增关系看成线性比例关系,则增大系数为8.7;井字形网孔在相同水流速度变化情况下,受到的水流压降从1kPa增大到5.5kPa,增大系数约为2.2.对比二种结构在相同水流变化工况相同时,圆形网孔对水流的阻力值始终大于井字形网孔,随着水流速度的增加,圆形网孔对水流的阻力的增大值相对于井字网孔要大的多,大差值达到14.5kPa,主要原因是井字形网孔在结构设计方面采用流线型网格结构,对水流的阻碍作用较小,而圆形网孔则是突断面孔,易产生脱流漩涡,对水流的阻碍作用非常明显。改进后井字形二次滤网结构在对水流阻力方面远远小于圆形网孔,能够改善凝汽器的散热效率,表现出较好的优越性。

  5结束语本文通过利用数值模拟技术对圆形网孔和井字形网孔的结构进行建模,通过对模型的简化,划分网格以及设立相应的边界条件。在不同水流工况下,分析圆形网孔和井字形网孔的对水流阻力的变化,分析结果得出:井字形结构网孔相比于圆形网孔对水流的阻力较小,能够有效的防止网孔堵塞同时,提高了凝汽器的散热冷却效率,具有较好的优越性,为电厂二次滤网的结构改进提供了借鉴意义。

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