创作的热力 篇1
流体网络理论是由研究管内流体传输与瞬变而发展起来的一门应用科学。它可以用来分析发生在工业动力装置、控制测量装置和生物医学工程等各种流体管路系统中功率和信息的传输过程,以及由于扰动引起的各种流体瞬变现象。它主要涉及两个学科的内容,一是流体力学,二是电气网络和传输线理论[2]。
流体网络理论基本遵循从流体力学方程出发,导出流体网络中每个元件和管路与电气网络相对应的等值数学模型,从而建立起网络的等值线路和等值方程,最后用网络分析方法得到各个节点上的压力和流量的瞬态特性。基于这一思想,建立了某火电机组热力系统的等效电路模型,再应用基尔霍夫电压、电流定律,建立了该电路模型的数学模型,最后通过数学模型的求解,得到了电路中电流、电压分布,即得到了热力系统中工质的质量流量和压力分布。
1 热力系统流网等值电路模型
以某350 MW超临界火电机组为计算对象,该机组为一次中间再热、三级高压加热器、四级低压加热器、一级除氧器、两台汽动给水泵的超临界热电机组。图1为该机组100%THA工况的热平衡图。
1.1 热力系统等值电路模型所做的假设
忽略流体在管道中横向流动速度分量和随时间变化的非定常性,认为所有流动参数是沿管路横截面求平均值的,假设所有流体在管道中为一元定常流动。
现在要研究的是热力系统的稳态工况,因此可以将热力系统的流体网络比拟为直流电路进行分析,大大简化计算量。
根据流体网络理论的思想,做如下比拟:以工质压力P比拟电压,以工质的质量流量Q比拟电流,定义管道或设备的流阻R[如式(1)],比拟电阻。将水泵比拟为电压源。
式(1)中ΔP为管道或设备两端的压力差,比拟电阻两端的电压差。
1.2 热力系统流网等效电路模型
图2为根据以上假设,所得100%TH A正常工况下热力系统的流体网络等值电路模型。
1.3 模型验证
应用基尔霍夫电压、电流定律,对以上比拟电路模型求解,可得到热力系统中工质质量流量和节点压力的分布情况。本文对100%THA、75%THA、50%THA、40%THA、30%THA五个高压加热器正常运行工况进行了计算,并将计算结果与汽轮机厂家提供的汽轮机热力特性数据进行对比,用以验证热力系统流网模型的准确性。由于篇幅限制,在此只给出100%THA工况下的计算结果,其他工况计算结果的误差数量级均与此工况相同。
以上热力系统流网模型的计算数据,验证了应用流体网络理论思想建立热力系统流网模型的方法是可行的,其计算结果的相对误差最大不超过2%。相对误差的主要来源为轴封漏汽、阀杆漏汽管路的省略和计算过程中数据的舍入。
2 高压加热器泄漏情况下的热力系统等值电路模型
在应用流体网络理论思想建立热力系统流网模型的方法被验证可行后,现应用此方法建立3号高压加热器泄漏的热力系统流网模型。
图3为100%THA工况下,发生3号高加泄漏的热力系统比拟电路模型。泄漏量为额定给水流量的10%。其中I29管路为高压加热器泄漏模型的关键,它将给水管道和3号高压加热器设备节点相连,模拟了高压加热器水侧工质向高压加热器设备内部的流动,流阻Rx在模型中起到了控制泄漏流量的作用。
对图3比拟电路模型求解得到3号高压加热器泄漏10%后,热力系统流网的变化情况,计算结果见表3。
分析计算结果可知,3号高压加热器水侧泄漏后,给水流量下降,各段抽汽流量和汽轮机内蒸汽流量均发生不同程度的变化。第1~第3段抽汽流量降低,第4~第8段抽汽流量增大,第3段抽汽前,汽轮机内蒸汽流量减小,第3段抽汽后,汽轮机内蒸汽流量增大。各段抽汽中,第3段和第4段抽汽量发生了较大变化。其中,第3段抽汽流量较小约30%,是由于3号高压加热器水侧泄漏,3号高压加热器内压力上升,抽汽点与高压加热器内压差减小,因此抽汽量大幅减小,由于第3段抽汽量的减小,抽汽点后的汽轮机各级流量和抽汽量都略有增加。第4段抽汽流量增大约35%,主要由于在计算中假设凝汽器压力和凝结水泵扬程不变(取汽轮机热力特性计算数据),由于3号高压加热器泄漏后,凝结水流量增大,凝结水泵出口至除氧器压差增大,因此除氧器压力减小,第4段抽汽量增加。
另外,从这个工况的计算可以看到,当机组偏离标准工况时,除氧器的压力变化是比较大的,远远大于其他节点,而除氧器内压力与凝结水泵的出口压力及凝结水泵出口至除氧器间的阻力有很大关系。
4 结论
(1)应用流体网络理论思想建立热力系统流网模型,通过合理假设,将热力系统流网比拟为电路模型,从而将经典的电路求解方法引入热力系统流网计算,经验证是可行的。
(2)应用热力系统流网模型,对3号高压加热器泄漏工况进行了计算,得到了高压加热器泄漏后,流网压力及工质质量流量分布的变化情况;在凝结水泵扬程和出口流阻不变的情况下,第3段抽汽流量将大幅减小,而第4段抽汽流量将大幅增加。
(3)在流网模型的分析中发现,工况变化时,除氧器的压力变化较其他节点变化幅度大,即除氧器内压力较易受工况变化的影响,且除氧器压力与凝结水泵的出口压力及凝结水泵出口至除氧器间的阻力有直接关系。
摘要：要分析火电机组高压加热器泄漏后,热力系统的变化情况,必须首先知道热力系统流体网络内工质压力和质量流量的变化情况。为了获得以上数据,应用流体网络理论建立了某机组热力系统流网模型,经验证建模方法可行。应用该建模方法,建立了3号高压加热器泄漏后的热力系统流网模型。通过模型求解,得到了3号高压加热器泄漏后工质压力和质量流量分布情况,分析了高压加热器泄漏后,热力系统流体网络的变化。
关键词：热力系统,流体网络,高压加热器
参考文献
[1]杨瑞.高压加热器泄漏原因分析及处理.发电设备,2005;19(4):245—247Yang Rui.Leakage troubles of high pressure heaters—cause analysis and handling.Power Equipment,2005;19(4):245—247
汇聚太阳的热力 篇2
Gemasolar发电站由位于阿联酋阿布扎比的马斯达尔(Masdar)能源公司和西班牙的Sener工程建筑公司共同建成。电站由一个中央塔，及围绕塔周呈同心圆排列的定日镜场构成。2650面定日镜(左下图)排列成一个直径达1500米的圆形镜场，以不同角度，将日光反射至中央塔顶的接收器(图中可见定日镜向中央塔顶反射光线)。接收器是由特殊材料制成的面板组成，能够吸收所照射的日光光谱中95％的辐射能量。
整个Gemasolar电站的功率为19.9兆瓦，可为25000户当地家庭供电。其核心部分在于中央塔，它以熔盐为导热及储热介质，来实现日光热能的转换。在核能建设及航天用太阳能发电中，经常用熔盐作为传热及储热介质。在塔顶受热熔融的熔盐下降流入下方圆柱形的高温熔盐罐，使得其温度可达500℃，通过热交换器，将热量传递给高压水蒸汽，驱动燃气轮机发电。冷却后的熔盐再通过另一个低温熔盐罐，重新被泵入塔顶，完成热量循环。
使用槽型抛物面集热器或发电塔，也是太阳能聚热发电的另一种方案。图中是位于西班牙南部安达卢西亚的Andasol 3太阳能热发电站，由慕尼黑电力等五家德国公司共同建造。与Gemasolar不同的是，Andasol 3是采用抛物面镜来将光线聚焦在受热管上，以长条形相连的镜阵，来实现热能转换的规模化。Andasol 3电站计划每年以5万千瓦的发电功率提供约1500亿度电。为了确保电能供应的稳定性，这类电站需要使用有载分接开关的变压器。