【doc】 新型喷水减温器的结构设计

【doc】 新型喷水减温器的结构设计 新型喷水减温器的结构设计 第32卷第10期 2005年10月 应用科技 AppliedScienceandTechnology Vo1.32.?.10 Oct.2005 文章编号:1009—671X(2()(】5)10—0062—03 新型喷水减温器的结构设计 宁德亮,李家鹏,庞凤阁 (哈尔滨 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 大学动力与核能工程学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘要:根据喷水减温器的工作原理,结合减温器的几种典型结构形式,设计了一种新型喷水减温器.该减温器壁面 开设了蒸汽出流孔并在出口加装了密封挡板,可以起到有效保护核汽轮机叶片的作用,同时达到理想的降温效果. 通过设计理论上的探讨和 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ,论证了新型减温器的合理性和可行性. 关键词:喷水减温器;出流孔;密封挡板 中图分类号:TK2文献标识码:A Structuraldesignofnewtypespraydesuperheater NINGDe—liang,LIJia—peng,PANGFeng—ge (SchoolofPowerandNuclearEnergyEngineering,HarbinEngineeringUniversity,Harbin150001,China) Abstract:Basedontheoperationalprincipleofspraydesuperheaterandseveraltypicaldesuperheaters,anew typespraydesuperheaterwasdesigned.Thedesuperheatercouldprotectvanesoftheturbineeffectivelybydrill— ingholesinthewallandinstallingairproofed—baffleattheoutletofthedesupe rheater,whichgreatlyreduces steamtemperature.Therationalityandfeasibilityofthedesuperheaterwasverifiedthroughtheoreticalanalysis anddiscussion. Keywords:spraydesuperheater;hole;airproofed—baffle 喷水减温器是核电站,常规电站和核动力舰船 蒸汽排放系统中的重要设备,对电站及核动力装置 的安全性起到了至关重要的作用.当人口蒸汽不能 满足核汽轮机的参数 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 时,要通过减温减压装置 将蒸汽的温度和压力降低后排人冷凝器【1].目前,对 喷水减温器结构上的改进主要集中于喷水装置和文 丘利管形式上的设计L21],而对汽水混合段所做出 的改进并不多见.喷水减温器具有减温幅度大,蒸汽 温度调节灵敏,结构简单等优点,其典型的结构可分 为以下几种形式:喷头式,旋涡式,文丘利管式,笛 形管式和接触式喷水减温器. 1新型喷水减温器的结构特点 1.1设计参数 该装置是根据内除湿实验系统所要求的参数进 行设计的,在内除湿系统中的安装位置如图1所示. 减温器主要设计参数如下: 减温器正常工作时的蒸汽压力P=0.22MPa, 锅 炉’dn1日 觋匝 内除湿汽轮机 图1减温器布置不意图 蒸汽流量G,=15t/h,减温前的蒸汽温度t,= 225?,减温后的蒸汽温度t=124?,减温水压力 P=0.5mPa,减温水温度t=60?. 1.2新型喷水减温器的工作原理和结构特点 对于目前常用的喷水减温器,其进口流人的是 过热度较高的过热蒸汽,在蒸汽流经减温器过程中, 过热蒸汽将喷水完全汽化,在减温器出口处形成过 热度较小的蒸汽.而实验室搭建的内除湿试验台,汽 轮机人口需要湿度为8%--9%的湿饱和蒸汽,由于 对蒸汽参数的这种特殊要求,决定了减温器设计结 构上的特殊性.减温器结构如图2所示. 收稿日期:2005—03—08. 作者简介:宁德亮(1979一),男,博士研究生,主要研究方向:反应堆热 工水力 第10期宁德亮,等:新型喷水减温器的结构设计 l ///////~,\ 1一减温水管座2一离心式环形喷嘴3一文丘利管4一减温 器联箱5一混合管6一蒸汽出流孔7一滑座8一疏水孔 9一疏水阀10一混合管挡板 图2新型喷水减温器结构示意图 该喷水减温器的工作原理可以这样描述:过热 蒸汽自左端的入口处进入减温器,同时减温水从环 形喷嘴喷出,直接与过热蒸汽混合,在蒸汽流经减温 器混合管的过程中,减温水从蒸汽中吸热蒸发,从而 实现降低气温的目的. 在减温器人口处,混合管段与外部的联箱连接 在一起,而在蒸汽出口处,利用滑块将混合管支撑. 设计这种结构的目的就是当高温的蒸汽进入混合管 后,该管段受热膨胀,可以自由伸展;当减温器停止 工作时,混合管温度降低,这种结构又可保证管段的 自由收缩.喷入的雾化水滴被高速蒸汽流夹带进入 文丘利管中,在文丘利管的喉部,流体的流速达到最 大,减温水滴被蒸汽进一步撕裂,强化了蒸汽与减温 水之间的传热和对减温水的雾化效果.蒸汽进入文 丘利管后随着流速上升,其压力要降低,在喉口处达 到压力最低点.蒸汽进口处与喉口处之间可以形成 一 低压区,它将成为减温水喷人蒸汽的附加压头,因 此适用于喷水压头较小的减温器上.使用文丘利管 的另一个原因是它对蒸汽的阻力小,蒸汽经过喉口 后,在渐扩管中其压力逐渐得到回升.喷水减温器设 置混合管的目的是为了避免雾化不完善的减温水滴 对联箱内壁产生热冲击. 混合管末端开孔的目的是为了引出蒸汽,下 方45.角范围内没有开孔,一方面是让少量未汽化 的减温水滴落到混合管下部内壁迅速汽化,另一方 面是保证混合后的蒸汽从侧面引出与环间蒸汽混合 得更充分些,使出流蒸汽压力更加稳定,汽温更加均 匀,并且平衡了混合管与联箱间的压差. 在混合管出口端焊接挡板的目的是为保证出流 蒸汽中不夹带大的水滴,避免了粗大水滴对汽轮机 叶片的破坏.由于惯性原因,蒸汽中携带的粒径较大 的水滴会撞击到出口挡板,然后会沿着挡板流到混 合管的内壁上进行蒸发.在接近混合管出口的管壁 上,开有疏水孔,未能汽化的少量减温水通过疏水孔 流到减温器联箱的内壁上.在联箱的管壁上连接疏 水管道,并加装疏水阀,将疏水引出减温器.根据实 验参数要求,减温后的蒸汽是具有一定湿度的湿饱 和蒸汽,即此时的蒸汽和未汽化的饱和水具有了相 同的温度,所以当未汽化的减温水自混合管末端出 流到联箱内壁上时,也不会对联箱造成大的热冲击. 1.3喷水减温装置 喷水装置的设计除了要求能够通过足够的冷却 水量外,还要确保减温水的充分雾化,使冷却水有足 够的接触面积和接触空间与蒸汽混和,使其均匀地 被冷却.喷水装置如图3所示. I 一JIL l A.A 舔 图3喷水装置 该喷水装置是由22个离心式雾化喷嘴H组成, 各喷嘴按照一定的角度布置在圆环喷水管上.喷嘴 的特殊结构使喷出的减温水经雾化后呈伞状充满整 个管道空间],高温蒸汽流过时,即可与雾化水进行 充分的热交换,无论喷水量大小均能得到良好的雾 化品质,能适应工况的多变. 2设计计算过程 2.1喷水量的计算 由于实验系统对蒸汽的特殊要求,使得减温水 不能完全汽化,有一部分从疏水管道流出,所以减温 水量可以按下式L6计算: 式中:G为减温水流量(kg/s),h为人El蒸汽的焓 (kJ/kg),h为减温后蒸汽焓(kJ/kg),G为减温后蒸 汽流量(kg/s),h为减温水焓(M/kg),为减温水 中未蒸发部分所占份额,h为减温后的饱和水焓 (kJ/kg). 根据减温后蒸汽8%的湿度,得到减温水流量 = 0.7kg/s. 2.2喷水装置尺寸的确定 取减温水在喷水管中的流速硼.=2.0m/s,则 喷水管流通面积为 ? 64?应用科技第32卷 A=.(2) 叫 相应的喷水管直径为 d2=~/4A,/兀.(3) 根据计算结果可选用30Inrn×3Inrn钢管,管子内 径为d,,=24Inrn. 取每个喷嘴的喷水孔直径d=3mm,则喷嘴 喷水速度为 叫:— 4( 丁 Jww~, : 4.5m/m/S.(4)叫——?一q?-辞 【” 式中:为减温水比容(m3/kg). 2.3文丘利管尺寸的确定 文丘利管的设计计算在过热蒸汽流过的工况下 进行,取文丘利管喉部的蒸汽流速为叫,=100m/s, 渐扩管出口的蒸汽流速为叫=50m/s,渐扩管的角 度为6..由于文丘利管内的马赫数Ma<0.2,所以 可将此状态下的蒸汽作为不可压缩流体处理.则喉 部截面直径d,=230Inrn,渐扩管出口直径d= 320Inrn,文丘利管长度=do-di=428m m. 2.4内衬混合管参数的确定 由于减温水汽化长度的经验公式不适用于该减 温器,根据当今在锅炉上使用的文丘利管减温器混 合管的长度_8],确定减温器混合管长度为3m.混合 管的内径取值与文氏管出口内径相一致,即d= d=320Inrn.减温器工作压力较低,且混合管上开 有小孔,所以混合管内外的压差不会很大,取混合1/s2. 经计算可得到喷水装置损失=1.5kPa,混 合管出口处损失劫=49kPa. 2.7其余部件的说明 混合管外的联箱采用~,500Inrn×5Inrn管段, 这样可以保证蒸汽有足够的出流空间,不致产生较 大的振动和噪音.为防止蒸汽通过出流孔后直接冲 蚀联箱内壁,在联箱内壁汽流冲击的范围内安装不 锈钢衬套. 混合管底部在接近出口挡板位置处,可以开若 干个疏水孔,使得未汽化的减温水从这些小孔流出. 疏水孔的直径应尽量小一些,以增大蒸汽从这些小 孔泄漏的阻力,减小蒸汽从疏水孔的泄漏量. 3结论 1)新型减温器与老式结构相比,具有结构简单, 安装方便,占用空间小,运行安全等优点; 2)减温器出口安装密封挡板,开设蒸汽出流孔, 有效地阻止了大粒径水滴进入汽轮机,保护了汽轮 机的叶片; 3)新型减温器实现了将过热蒸汽直接降温至湿 饱和蒸汽,满足了内除湿实验系统对蒸汽参数的要 求. 参考文献: [1]王莹.喷水减温器动态试验和仿真研究及汽水喷射器 结构优化设计[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2001. [2]宋汉武.蒸汽锅炉减温器[M].重庆:科学技术文献出版 社重庆分社,1987. [3]肖军,章明耀.PFBC—CC中试电站烟气旁路减温器模 拟实验研究及设计应用[J].东南大学,2002,32(3): 431—436. [4]张世涌.雾化喷嘴减温器的研究[J].电站辅机,1992(3): 36—39. [5]王颖,洛永平.新型低压减温减压器的研制及应用[J]. 汽轮机技术,1998,40(2):89—91. [6]程昌业.锅炉减温器减温水量的测量与计算方法的探讨 [J].山西电力技术,1994,14(2):58—62. [7]刘锐,李巍.减温减压装置中减温器的设计与研究 [J].应用能源技术,2003(4):30—31. [8]宋汉武.关于喷水减温器混合管的长度[J].电力技术, 1989(3):23—25. [9]孔珑.工程流体力学:第2版[M].北京:水力电力出版 社.1992. [责任编辑:李玲珠]