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过热蒸汽饱和器的研究与设计

作　者: 程颖
导　师: 周根明
学　校: 江苏科技大学
专　业: 轮机工程
关键词: 过热蒸汽饱和器两相流过热蒸汽蒸发速率
分类号: TK17
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

本文着重研究了过热蒸汽饱和器内两相流动换热机理,尝试将单个水珠的微观蒸发过程与宏观的流动传热特性联系,在其中架设桥梁,以更好地了解过热蒸汽饱和器内(混合管)过热度的变化规律及其主要影响因素。首先,从单一水珠角度探索分析蒸发模型。基于热质交换原理,从微观角度研究水珠蒸发模型,并系统比较了两种不同相际传热方式对水珠蒸发速率的影响。分析结果表明:对流换热方式下的蒸发速率要比导热方式下要高得多。并运用FLUENT软件仿真模拟了水珠蒸发过程,分析水珠直径随蒸发进程的变化规律,并研究了过热度对水珠蒸发的影响。其次,建立了混合管内气液两相传热传质过程的简化物理模型。从单一水珠蒸发模型出发,推导出相际间不同传热方式下单位体积蒸发速率的具体表达式。并对连续方程和能量方程进行求解,获得了混合管内过热蒸汽质量流量和过热度的变化图。在此基础上,对比分析了相际间不同传热方式对混合管长度(即饱和器结构特性)的影响;探讨了不同水珠初始直径(即雾化质量)对饱和化的影响。研究发现:混合管中的饱和水蒸发过程快慢,最主要取决于四个因素:水珠初始直径、饱和水质量流量、过热度和相对速度。有无相对速度决定了相际间不同的传热方式。并运用COMSOL软件模拟了混合管内气液两相流传热传质过程,数值模拟结果与上述求解结果基本吻合。最后,选择一具体工况,对一种新型过热蒸汽饱和器进行了结构设计,确定了饱和器的外形尺寸与内部填料函的型式和高度。并依据不同的现场安装条件及用户需要,提出了重力水箱式和机械泵式两种饱和器供液装置。新型过热蒸汽饱和器改善原有装置的缺点和不足,扩大了饱和器使用范围,提高其工作性能。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-13
第1章绪论  13-21
  1.1 课题研究的背景及意义  13-14
  1.2 过热蒸汽饱和器简介  14-17
  1.3 国内外研究现状与发展趋势  17-19
  1.4 本文的主要研究工作  19-21
第2章过热蒸汽中水珠蒸发模型研究  21-37
  2.1 水珠蒸发模型的探讨与分析  22-27
    2.1.1 气液两相流速相同情况下的水珠蒸发模型  23-26
    2.1.2 气液两相流速不同情况下的水珠蒸发模型  26-27
  2.2 不同传热方式下单个水珠蒸发速率确定  27-30
    2.2.1 单个水珠全部蒸发时间的确定  27-28
    2.2.2 不同热容对后继蒸发过程的影响  28
    2.2.3 不同传热方式下单个水珠蒸发速率的比较分析  28-30
  2.3 过热蒸汽环境下饱和水水珠蒸发过程的仿真  30-36
    2.3.1 蒸发模型涉及到的FLUENT 软件模型板块  30-31
    2.3.2 仿真过程及结果分析  31-36
  2.4 本章小结  36-37
第3章混合管内两相流模型的分析  37-58
  3.1 气液两相流的简化模型  38-39
    3.1.1 过热蒸汽连续方程  38
    3.1.2 过热蒸汽能量方程  38-39
  3.2 单位体积蒸发速率的确定  39-44
    3.2.1 气液两相流速相同情况下单位体积蒸发速率的确定  41-43
    3.2.2 气液两相流速不同情况下单位体积蒸发速率的确定  43-44
  3.3 连续方程和能量方程的具体形式  44-47
  3.4 含蒸发的气液两相流模型COMSOL 软件仿真  47-54
    3.4.1 仿真过程的主控方程  47-49
    3.4.2 模拟结果与分析  49-54
  3.5 混合管内两相流模型与饱和器实际比对分析  54-56
  3.6 本章小结  56-58
第4章过热蒸汽饱和器的结构设计与系统研究  58-71
  4.1 饱和器装置的技术背景  58-59
  4.2 饱和器装置的设计介绍  59-60
  4.3 饱和器装置内填料设计  60-64
    4.3.1 饱和器内填料的选型  60-62
    4.3.2 饱和器内填料层高度计算  62-64
  4.4 饱和器装置内喷嘴及水位控制器的设计  64
    4.4.1 饱和器装置内的喷嘴设计  64
    4.4.2 饱和器装置的水位调节系统设计  64
  4.5 饱和器装置供液系统设计  64-69
    4.5.1 重力水箱供液系统  65-66
    4.5.2 泵式供液系统  66-69
  4.6 过热蒸汽饱和器的结构尺寸图  69-70
  4.7 本章小结  70-71
总结与展望  71-73
参考文献  73-77
附录Ⅰ  77-78
附录Ⅱ  78-79
攻读硕士期间发表的学术论文  79-80
致谢  80-81
大摘要  81-85

过热蒸汽饱和器的研究与设计

内容摘要

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