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        減溫減壓裝置的熱力有限元分析

        發布于:2022-04-17 20:07
        有限元分析

              旁路蒸汽排放系統是火電站必不可少的安全保障系統,其關鍵部件是減溫減壓裝置。早期的意大利電站采用“環形多級膨脹減溫裝置”,其原理是將旁路蒸汽通過6~8級“臨界膨脹”,并在中間某一級內噴水減溫,最終排入凝汽器。此類裝置結構比較復雜,尺寸過大,F代大型電站多已應用多級多孔節流分配集管裝置,但仍然采用噴水減溫和節流減壓原理。
              最近,美國BDT公司研制了一種新型的旁路蒸汽排放裝置,用1根一級多孔節流分配集管取代了結構復雜的一級噴水降溫、二級節流減壓的三級減溫減壓裝置。該新型裝置的最大特點是:讓節流后仍具較高壓力的蒸汽在“受限空間”內膨脹消能,最后排入凝汽器。“受限空間”為扇形空間區域,由集管外表面與扇形檔板內表面作為界面。擺脫了“臨界膨脹”問題的束縛,因而使新型減溫減壓裝置的結構有限元分析變得簡單。
              新型多孔節流分配集管的結構如圖1所示,節流孔沿軸向分3排按直線分布。集管軸向各節流孔的出口壓力為“受限空間”內集管外表面處的壓力,在軸向方向可視為相等。故當各節流孔進口處的靜壓相等時,各孔通過的流量將相等。而各節流孔進口處靜壓相等的條件為:集管內任意截面處的動壓(p=dv2i/2)等于流體從該截面處流至集管終端的沿程摩擦阻力損失工質在節流流動過程中,當節流孔出口背壓小于或等于臨界壓力時,節流孔出口壓力P2只能降為臨界壓力Pc,然后在背壓環境中膨脹。
              對于過熱蒸汽k=1.3,Uc=0.546;對于干飽和蒸汽k=1.135,Uc=0.577。但當水蒸汽參數較高時,上述作為經驗數據的k值已不準確。
              對于旁路蒸汽排放裝置,我國也進行了小孔節流原理性模型試驗,主要結論有:①驗證了氣動力學理論中關于小孔有較大降壓能力的診斷,即汽流通過小孔時存在著遠比一般噴嘴臨界壓力比Uc低的第二臨界壓力比U*,并且證實了當小孔壁厚與孔徑之比≤1時,U*≈0.27(過熱蒸汽)和U*≈0.30(飽和蒸汽)。②驗證了當實際壓力比小于或等于第二臨界壓力比U*時,仍可采用式(2)估算流經小孔的蒸汽流量,而且按此式計算的小孔流通面積大約有10%的余量。
            當檔板受力而在x-y平面上發生純彎曲時,橫截面上最大應力emax(x)發生在離中性軸Zc最遠處,中性軸穿過檔板橫截面的形心C。在中性軸穿過的檔板的縱向(x向)中性層ab剖面上,既無拉應力,也無壓應力。檔板橫截面上離中性軸的極限距離,WZC為抗彎截面模量,M(x)為檔板任意橫截面上所受的彎矩。
              檔板受力彎曲時,各橫截面上所受彎矩不同,故我們在計算整個檔板所受最大正應力時,應該考核彎矩值最大的橫截面,并據此建立檔板的正應力強度條件:而最大允許彎矩[e]為許用應力,對于碳鋼,其許用拉應力與許用壓應力相同。


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