汽轮机热耗率的实用简捷计算
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汔轮机热耗率的实用简捷计算
[摘要]根据最小二乘法的原理,推导出电厂汽轮机在实用范围内,由压力P与温度表示的水和水
蒸汽比容,烙h的函数表达式,不用查水和水蒸汽性质图表,就能方便地求解汽轮机的热耗率该函
数表达式可用于机组热力性能试验,热力统计计算,现扬热力小指标竞赛,具有计算精度高,简捷,方便,
实用的特点.
[关键词]汽轮发电机蛆热耗率简捷计算
汽机的热耗是指汽轮发电机组每发lkW-h的电
能所消耗的热量.它是反映机组能量转换过程中的一
项重要的经济指标.通常的方法以蒸汽的压力P与
温度￡查水和水蒸汽性质图表,使用直线插值法求取
比容及焙.或利用国标水和水蒸汽性质的工业用公式
程序编人计算机进行计算,但该公式长而复杂,系数太
多,这样必须使用计算机,给有些场合带来不便.本文
从汽轮机实用范围的水和水蒸汽压力及温度的可测参
数出发,利用最小二乘法,求解比容及焓高精度的分段函数拟合式,将比容和焙用压力P与温度表示为幂
函数(或变幂函数)的表达式,具有方便,简捷,计算精
度高之特点,可以很好地用于汽轮发电机组的供热蒸汽(或辅助蒸汽)的流量是表计流量,当参数偏离流量孔
板或喷嘴基准参数时,要采用下式对表计流量进行参数的修正:
D嗔=Do~N/’
D”√
D-Dt/h(5)
式中Ⅳ——发电机出线端的电功率,MW;
Ⅳ一驱动给水泵的小汽轮机功率,MW.
对于用小汽轮机驱动给水泵机组,小汽轮机的功
率可以根据具体机组的特性用统计的方法回归得到. 国产亚临界300MW机组:
匝壅亘亟回国
,
,
=二,/
=2.3476+1.118594×10一D66Mw(6)
Nqb=一2.8973+0.0260588D一3.50621×l0D+1.87995×10DNW(7)
(适用范围:50%≤/额定≤100%,D用单位
t/h代入).
前苏联超临界320NW机组:
Ⅳqb=4.3437+2.85202×10一DMw(8)
或用
=10.5155—0.0259168D+4.48704×10一
D一1.7222×10”DMw(9)
(适用范围:50%≤DD哺定≤100%,D用单位t/h代入).
为了方便,下文用半净热耗率作计算.
2适用于高压,超高压,亚临界及超临界
压力参数汽轮机的水和水蒸汽比容,
焓的拟合式.
(1)主蒸汽的比容
n:5.1592×10～一24.154t一+(0.188l7+ 6.17l43×l0—6tl)JP(一086523t0一t)
m3/kg(101
(适用范围:8.0MPh≤P≤25.0MPa,500℃≤t≤560℃,I△I一≤0.0000017/,I抽I一≤2.2
(2)主蒸汽的焙
hn=2601.06+0.27004℃,layI≤0.0000003/kg,I曲I一≤3.1×10一) =
(964.127—4.606×10一_+(0.4989+
7.0332×1054)P)m3/kg(13)
(适用范围:9.0MPaP≤20.0MPa,210℃≤f≤
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250℃,l△I～≤0.0000002m3/,I岛I～≤1.6
10一)
=(905.168—1.3253×10一t’+
(一0.03667+21xl0～)×
p(Ol一39lB5gS.~3)一lm3/kg(14)
(适用范围:10.0MPa≤P≤40.0MPa,230℃≤t
~<290℃,I△I一≤0.000001/,I函I一≤9.8×
l0一)
(4)给水焙
h=130.06+0.94771t?’+(0.79-34—9.238×
l0一.产)Pkl/(15)
(适用范围:10.0MPa≤P≤40.0MPa,160℃≤f
≤250℃,IAhI≤0.98kJ/kg,I矶I≤9.0×10一)
h=1356.88—678.295P0’+(一1.933鹋×
l580℃,IAhI～≤0.46kJ/kg,I矶I一≤1.3×10j
(7)高压缸排汽的焙h
h=2475.93+1.5315t’+(一11.048—
1.0685×lo9一3.3)JP(-0.n)
kJ/(20)
(适用范围:1.00MPa≤P≤470MPa,280℃≤
≤390℃,IAhI,Ⅲ≤0.6kJ,,kg,I执I一≤1.66×10一) (8)用于供热或作为辅助蒸汽的比容
:一6.29×10～一225.4t一+(0.13336+
3.36736×10一t?)P一m3/kg(21)
(适用范围:0.65MPa≤P≤1.4oNPa,260℃≤
<~320℃,1Av1≤0.00005m3/kg,1曲1.≤3.3×10.)
(9)用于供热或作为辅助蒸汽的焓
h=2497.24+1.45702t1349+(0.(F279415—
2.75254×10一t0.973)一’P【548一’10
kJ/kg(22)
(适用范围:0.65MPa≤P≤1.40NPa,260℃≤z
~<320℃,IAh1一≤O.12kl/kg,1她1≤384×10一) 3实例计算
意太利制造的超高压再热125N3~机组,国产亚
临界再热300Mw机组及前苏联的超临界320机
组为例计算,并将计算结果列于表l比较它的适用性及进行分析.
表1查表法与本文法计算热耗率比较
4应用与分析
计算结果表明,采用本文水和水蒸汽比容和焓的
拟合式,其回归系数少,计算精度高,最太相对误差在万分位上,水和水蒸汽的比容与焓的拟台式在计算中的误差传递导致热耗率的相对误差亦在万分位上,最大相对误差没有超过0.o2%,完全满足工程计算的要求,得到的结果是令人满意的.为此可将这些拟合
式用于火电厂的热经济性定量分析.
5小结
本文给出的水和水蒸汽比容和焓的拟合式,可用
于管内的流速计算,测量流量孔板或喷嘴蒸汽参数偏离基准值时,对表计流量修正到真实流量的计算.对机组热经济性的定量分析,具有计算精度高,实用性强,衙捷方便,便于现场使用,如编人可编程计算器或计算机应用更为便利.
c下转第30页)
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囤2飞溅频率与热流密度的关系
(4)蒸发段上部的飞溅降膜区为液体和蒸汽分别
局部接触管子内部的不稳定状态,这是由于汽泡夹带液滴向上飞溅碰撞管壁所形成的降膜在时间和空间上均不连续,时间上的不连续是指在同一区域并不是所有时刻都能被飞溅降膜冷却,空间上不连续则是指某一
时刻只有局部区域有飞溅降膜冷却.因此,飞溅降
膜流与环状流有很大区别,飞溅降膜流无法在管壁形成均匀连续的液膜流动.
(5)图3示出了热流密度q=20.148kW/,热管
工作温度t:120qc,充液率:23.5%时,壁温沿蒸
发段高度的变化.蒸发段下部人口附近壁温较低,说
明人口冷凝回流液处于过冷状态,属于单相液流;测点2的壁温开始有时有些波动,说明工质起沸点在此测点附近;测点温度随时间波动,波动约.4-1.2,说明
在此区段存在过冷沸腾现象.测点2至11区间壁温
基本趋于稳定一致,说明蒸发管内工质进入饱和沸腾状态,而上部的壁温略低于下部,是由于流动型态的不同使蒸发换热的形式发生了变化,下部属于泡状流,为核态沸腾蒸发;上部是飞溅降膜流,属于飞溅降膜蒸
发.随机飞溅的液滴所形成的液膜很薄,而且不连续,
蒸发过程更为强烈,所以壁温较低.
3结论
囤3壁温沿高度的分布
(1)在保证热管工作效率及安全性的前提下,分离
式热管蒸发段工质流动型式除单相液流,泡状流(低热
流密度时为弹状流)外,在蒸发段上部约占42%～50%
的区域存在不稳定的飞溅降膜传热区,并且各流动区域
所占比例随热流密度的不同有所改变.热流密度增加,
单相液流区缩小,泡状流区增大,飞溅降膜区缩小.
(2)飞溅降膜区的流动存在时问和空间上的不连
续性,因而对传热有相当太的影响.
(3)飞溅频率及高度均与热流密度有关,随热流密
度增加,飞溅频率增加并趋于稳定值,飞溅高度在低热
流密度时变动较大,高热流密度时趋于稳定.
参考文献
l森忠夫,高鹰生男.大容量热管装置的开发和实例.辛明道
编日本热管协会重庆大学热管讨论会论文集.重庆:重庆
大学出版杜,l985
2胨刚.辛明道,胨远国.两相所式热虹吸管内的流动和传热
工程热物理,1987,8(2)
作者简介朱玉琴.女,岁.1995年6月毕业于西安交通大学热能工
程专业,获硕士学位.现为西安石袖学院讲师.主要从事分离式热管
性能和工程应用的研究.及瑛分离性能与其应用的研究.
收稿日期2000—03—15
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参考文献
1钟虫明等具有炯参数的水和水蒸汽性质参数手册水利电
力出版社,1987年修订
2翦天聪.汽轮机原理.水利电力出版社.1992
3虞亚辉等.水和水蒸汽的比容及焙拟台式.华东电力.1999(7)
4火力周和火力发电厂省精}节电工作条例.电力工业出版杜,1980
作者简介虞亚辉.男.1951年生,高级工程师.1983年毕业于上海电
力学院.先后曾公派到联邦德国和原苏联基辅电站等留学和考察学习.并长期从事电厂运行,试验1技术管理,电厂的热经济性定量分析等工作现为上海变通大学能蔼工程系实验中心主任.。