汽轮机空心静叶热蒸汽喷射除湿方法的[火用]分析-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

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第54卷第4期
汽轮机技术
2012年8月
TURBINE TECHNOLOGY
Aug.2012
汽轮机空心静叶热蒸汽喷射除湿方法的煳分析
潘家成,徐亮,高建民,漆小兵2,赵世权2,王维
(1西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室,西安710049
2东方汽轮机有限公司,徳阳618000)
摘要:在某汽轮机除湿级的空心静叶上设计了不同的热蒸汽喷射缝,应用两相均质混合模型和湿蒸汽平衡相变模
型,对具有缝隙的叶栅流场进行了全三维定常的数值计算。引入畑参数的方法进行能量转化过程的经济性评估。
结果表明:尾缘喷射热蒸汽时,同一喷射流量下,缝隙宽度越大,娴有效效率越高。同时,在较大缝隙宽度下,有
个最佳的喷射流量,此时的畑有效效率最高。压力面中部喷射热蒸汽时,在喷射流量比小于6%下,各方案的娴有
效效率均比无热蒸汽喷射的原型要高。同一喷射流量下,顺主流喷射且缝隙宽度越大,其煳有效效率越高。
关鍵词:汽轮机;湿蓁汽;除湿;煳分析
分类号:TK269文献标识码:A文章编号:1001-5884(2012)04-0244-03
Exergy Analysis for Moisture Removal Methods of Hot Steam Injection
in Hollow Stationary Blade of Steam Turbine
PAN Jia-cheng"*, XU Liang, GAO Jian-min,QI Xiao-bing, HA0 Shi-quan, WANG Wei
(1 State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi an Jiaotong University, Xi an 710049, China
e: 2 Dongfang Steam Turbine Company Limited, Deyang 618000, China
Abstract: Hot steam injection slots with different configurations were desigmed at the hollow stationary blade for the special
dehumidifier stage of a steam turbine. Employing two-phase homogeneous mixture model and equilibrium phase change
model, flow fields of blade cascade with injection slot were solved by 3D steady numerical simulation. Exergy parameter was
introduced as a measure to evaluate economic cost of energy conversion process. It indicates that for the injection at the trail
edge, the bigger slot has a higher exergy effective efficiency in the case of equivalent injected quantity. Moreover, it has an
optimal mass flow rate for a relatively large slot, which corresponds to the maximum exergy effective efficiency. For the
in ection slot at the middle of pressure surface, exergy effective efficiency with a less 6% mass flow ratio is higher than that
of the original for no hot steam injection. In addition, the bigger slot along the mainstream direction has a higher exergy
effective efficiency in the case of the equivalent injected quantity
Key words: steam turbine; wet steam; moisture removal; exergy analysis
方法之一2-。迄今研究表明。-?:静叶表面上的溪流或水
0前
膜在出口边撕裂及破裂形成的二次水滴是造成动叶水蚀的
根源。热蒸汽喷射除湿是将较高温度和压力的蒸汽引人静
汽轮机设计中为了不断追求高的蒸汽循环热效率,新蒸叶空腔后从喷射缝喷出,它可以部分去除静叶表面上的流动
汽初压越来越高,末级叶片尺寸也随之越来越大、出口蒸汽水膜,从而减少静叶出口边液膜撕裂及破裂所形成二次水滴
湿度也变得越大。蒸汽中含有的流动水滴对汽轮机叶片的数量和直径,达到减轻或防止动叶水蚀的目的。
产生撞击,使汽轮机低压转子叶片将发生严重的冲蚀,低压
本文在某汽轮机除湿级的空心静叶尾缘和压力面中部
转子叶片在工作几个月或几年就损坏,甚至断裂;另一方面,区域设计不同的喷射缝,利用全三维两相数值模拟得出流场
湿度对机组效率的影响按照K. Baumann在1910年提出著名参数信息,引人爛参数的方法进行能量转化过程的经济性评
的定性修正公式:级内出现1%的湿度可能使级效率下降大估,为汽轮机除湿方法的设计提供参考。
约1%,湿汽损失减少了因提高新蒸汽压力所带来的增益
有效去除汽轮机中的水分,防止动叶水蚀是汽轮机安全运行1喷射缝结构设计
和提高动力装置热效率的关键技术之一。汽轮机内除湿方
法有多种,空心静叶缝隙热蒸汽喷射是防止动叶水蚀的有效
在某汽轮机空心静叶的尾缘和压力面上开设了不同宽
收稿日期:2011-09-14
基金项目:国家自然科学基金(51106124),高等学校博士学科点科研基金(20100201120007)0,校企合作项目(20101149)。
作者简介:潘家成(1962-),男,博土研究生,高级工程师,从事动力机械工程研究。