汽轮机级内盐析两相流动特性研究

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汽轮机级内盐类沉积问题一直以来受到专家学者的广泛关注,当汽轮机叶片表面发生盐沉积时,会降低汽轮机效率,进而影响电厂的安全经济运行。本文通过数值计算的方法,利用计算流体动力学软件以某600MW凝汽式汽轮机中压缸的一组动静叶作为研究对象,以蒸汽和蒸汽中溶解的盐作为流动介质,对不同工况下盐析两相流速度分布、盐析颗粒沉积速率、剥蚀速率以及不同种类盐在级内流动特性进行研究,主要研究工作和成果如下:首先,介绍了盐析过程中颗粒的微观行为和群体平衡模型、沉积剥蚀模型的基本理论,为接下来编写上述模型的UDF提供理论基础。根据电厂实际的结构参数建立几何模型,再进行网格划分,通过比较不同的网格划分方式下汽轮机级内颗粒数目的变化,进行网格数量无关性验证。并将本文模拟结果与文献中其他学者的结果对比分析,验证本文使用计算模型的可靠性和合理性。其次,本文对汽轮机级内盐析颗粒的微观行为进行研究分析,比较相邻周期内同一位置处成核-生长过程和聚并-破碎过程中颗粒各阶矩的变化规律。探究级内盐析颗粒数目随时间变化在动、静叶片表面的分布情况,从而进一步分析级内流场的蒸汽流速、饱和含盐量、盐析颗粒沉积速率和剥蚀速率的变化规律。最后,考虑到汽轮机很少在额定工况下运行,而且级内盐沉积的种类并不单一,本文对不同工况下不同种类盐析颗粒的流动特性进行模拟计算。对比分析发现,随着负荷增加,过热蒸汽密度和流速增加,导致沉积速率和剥蚀速率随之变大,叶片表面形线变化更明显;而盐的种类不同仅影响蒸汽中盐类的过饱和浓度,对盐析颗粒沉积位置起主要影响,对于沉积速率、剥蚀速率和盐析层厚度的变化影响很小。
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