汽器壳侧蒸汽流动与凝结的数值研究.doc

凝汽器壳侧蒸汽流动和凝结的数值研究 （哈尔滨工程大学核科学与技术学院，黑龙江哈尔滨，150001） 摘要：基于分布阻力和分布质量汇法，采用多孔介质模型，对某凝汽器简化模型壳侧蒸汽流场进行了数值模拟计算。计算区域网格类型为六面体结构化网格，差分格式采用High Resolution格式，湍流模型为标准k-e模型，离散方程的求解采用速度—压力藕合（SIMPLE）算法。计算结果表明沿冷却管轴向蒸汽流场和热负荷分布变化不大，热负荷沿流程方向逐渐减小，并且在出口处的凝结量较中央区域要高。凝汽器蒸汽小出口的设置，使的未凝结蒸汽的流向发生偏转。 关键词：凝汽器，流场，凝结，数值模拟 中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1006-7043 (2004) xx-xxxx-x Numerical study of the steam flow and condensation in shell side of the condenser Lipeng Du1,Ruifeng Tian2 (nuclear science and technology institute in ha’r bin engineering university,ha’r bin,150001) Abstract：Based on the ways of the distribution resistance and distribution quality , use the porous media model , use the hexahedral mesh as the computional grid,use the High Resolution difference scheme , use the standard k-e turbulence model, to do the numerical sumulation study about the steam flow and condensation in the shell side of a simplified condenser. Use the velocity-pressure coupling algorithm (SIMPLE) to resolve the discretion equation. The result show that the steam flow and heat load have little change along the axial direction of the cooling pipe, the heat load decrease gradually along the steam flow direction, and the quantity of condensation is more in the outlet than in the center of the bundle. Key words：condenser, flow field , condense, numerical simulation 0 前言 凝汽器是电厂汽轮机发电机组的重要辅助设备之一，其工作性能的好坏对整个汽轮机发电机组的经济性和安全性有着十分重要的影响。因此，如何有效的提高凝汽器的工作效率成为提高整个汽轮机机组工作性能的重要问题之一。而凝汽器研究的关键是合理组织其壳侧流场和热负荷分布，使其有高的传热系数，低的热阻。目前针对凝汽器壳侧蒸汽流动的数值模拟主要是针对蒸汽和不凝结汽体的单相的二维的模拟，和准三维的模拟。( 本文采用数值方法，应用分布阻力模型，考虑冷凝管束对流体流动的影响，采用 分布质量汇来处理蒸汽在凝汽器中的凝结问题，对凝汽器壳侧蒸汽流动进行数值模拟计算。 1 数值计算模型 1．1 简化计算模型 凝汽器壳侧蒸汽流动为蒸汽空气混合物的复杂流动，并伴随着相变过程即蒸汽的凝结，所以要进行凝汽器壳侧蒸汽流动进行数值模拟，必须对其流动进行简化假设。其简化模型如下：（1）凝汽器壳侧蒸汽流动为稳定流动；（2）凝汽器壳侧蒸汽为理想汽体，且始终于处于对应压力下的饱和状态；（3）不考虑凝汽器内不凝结汽体对蒸汽流动和凝结的影响；（4）不考虑蒸汽凝结潜热对流场的影响，即蒸汽凝结潜热全部被冷却水吸收；（5）假设蒸汽与冷却水之间的温差不变。 1．2 控制方程组 本文将凝汽器内冷却管束区视为多孔介质，，其控制方程如下： 连续方程： (1) 动量方程： (2) (3) (4) 式中：mc—单位时间单位体积内蒸汽凝结量，kg/m3·s； Fx,Fy,Fz—在管束区流动时受到的管束阻力，