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化学回热循环水系统仿真研究

作　者: 张松
导　师: 郑洪涛
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 动力机械及工程
关键词: CRGT 水系统 动态仿真 性能分析
分类号: TK284.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 9次
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内容摘要


化学回热循环具有输出比功率大、热效率高和NOx排放量小等优点,是现阶段应对能源危机和环境问题的重要手段之一。作为其中的重要部件,水系统几乎贯穿了整个化学回热循环,为燃料蒸汽重整反应提供蒸汽。因此,水系统仿真研究对化学回热循环的性能分析及控制有重要作用。本文以化学回热试验台为基础,重点研究其中水系统的性能特性,借助Matlab仿真软件,采用模块化建模方法建立各部件的数学模型,自编S函数并利用软件中的Simulink模块建立了各部件的仿真模型并进行了仿真计算,主要包括以下工作内容：(1)建立了水系统中各部件,包括预热器、饱和器与闪蒸室等的稳态数学模型。在此基础上按照分布参数法建立预热器、饱和器及过热器的动态数学模型,建立偏微分方程组,经过离散和线性化处理得到各部件的状态方程组。使用S函数编写计算程序。(2)根据动态数学模型建立仿真模型来对各部件的动态性能进行仿真研究。程序采用S函数编写,在Simulink中调用S函数对各部件进行动态性能仿真,得到了各部件的启动特性及对于不同进口条件的响应。计算发现,各部件中饱和器的热惯性最大,稳定时间最长。(3)搭建水系统的整体仿真模型,对水系统的动态性能进行了仿真研究。在Simulink中对各部件的模块进行拼装,完成了对水系统启动特性、进口参数变化以及闪蒸室压力变化特性的研究。仿真结果表明,在水系统的启动过程中,过热器及饱和器最先进行换热,随后分别在二级、一级闪蒸室产生蒸汽。对于水系统的变工况特性,由于闪蒸室压力的变化幅度过小将导致循环水进口流量的影响比闪蒸室压力变化引起的影响要大,而且容易导致系统产生震荡或者超温。因此,应当按照本文给出的变工况特性对系统进行综合的调节。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 绪论  9-20
  1.1 研究目的及意义  9
  1.2 国内外进展  9-15
    1.2.1 换热器研究国内外进展  9-13
    1.2.2 闪蒸研究国内外进展  13-15
  1.3 仿真技术研究  15-18
    1.3.1 燃气轮机仿真技术发展趋势  15-17
    1.3.2 MATLAB/SIMULINK在燃气轮机仿真中的应用  17-18
  1.4 论文的研究内容  18-20
第2章 水系统工作原理及构成  20-25
  2.1 引言  20
  2.2 水系统工作流程  20-21
  2.3 水系统的部件构成  21-23
    2.3.1 预热器  21-22
    2.3.2 饱和器及过热器  22
    2.3.3 闪蒸室  22-23
  2.4 仿真方法研究  23
  2.5 本章小结  23-25
第3章 水系统各部件数学模型  25-44
  3.1 前言  25-26
  3.2 稳态过程数学模型  26-36
    3.2.1 预热器数学模型  26-31
    3.2.2 饱和器数学模型  31-35
    3.2.3 过热器数学模型  35
    3.2.4 闪蒸室数学模型  35-36
  3.3 动态过程数学模型  36-43
    3.3.1 饱和器动态数学模型  36-40
    3.3.2 预热器动态数学模型  40-43
    3.3.3 过热器及闪蒸室动态数学模型  43
  3.4 本章小结  43-44
第4章 水系统部件性能与分析  44-58
  4.1 预热器动态特性  44-49
    4.1.1 预热器动态仿真模型  44-45
    4.1.2 预热器部件特性及分析  45-49
  4.2 饱和器动态特性  49-53
    4.2.1 饱和器动态仿真模型  49-50
    4.2.2 饱和器部件特性及分析  50-53
  4.3 过热器动态特性  53-57
    4.3.1 过热器动态仿真模型  53
    4.3.2 过热器部件特性及分析  53-57
  4.4 本章小结  57-58
第5章 水系统整体仿真性能与分析  58-72
  5.1 前言  58-59
  5.2 水系统启动特性及分析  59-64
  5.3 水系统对于循环水进口参数变化的响应特性及分析  64-68
  5.4 水系统对于闪蒸室压力变化的响应特性及分析  68-71
  5.5 本章小结  71-72
结论  72-74
参考文献  74-79
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  79-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 蒸汽动力工程 > 蒸汽动力工厂（车间） > 设备与运用 > 热力系统
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