一种汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106295039A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610679995.8(22)申请日2016.08.17(71)申请人国家电网公司地址100031北京市西城区西长安街86号申请人国网湖南省电力公司国网湖南省电力公司电力科学研究院(72)发明人余兴刚谢诞梅李旭陈非程贵兵张柏林(74)专利代理机构湖南兆弘专利事务所(普通合伙)43008代理人赵洪谭武艺(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法(57)摘要本发明公开了一种汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法，步骤包括对汽轮机湿蒸汽级叶栅通道进行三维建模，基于所述蒸汽的非平衡凝结流动的模拟结果，计算得到一次水滴在汽轮机湿蒸汽级静叶和动叶表面上的湍流扩散沉积量和惯性沉积量、二次水滴在汽轮机湿蒸汽级静叶和动叶表面上的惯性沉积量；计算热力学损失、一次水滴阻力损失、二次水滴阻力损失、制动损失、捕水损失和离心损失共六种损失，将六种损失求和得到汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失总值。本发明综合考虑了汽轮机湿蒸汽级叶栅通道内蒸汽流动的三维特性和水滴尺寸对湿汽损失的影响，且计算结果可分析湿汽损失产生的主要原因，进而为研究减少汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的措施提供参考。CN106295039ACN106295039A权利要求书1/2页1.一种汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法，其特征在于步骤包括：1)对汽轮机湿蒸汽级叶栅通道进行三维建模，考虑蒸汽和水滴之间速度滑移对汽轮机湿蒸汽级叶栅通道内蒸汽的非平衡凝结流动进行三维数值模拟，获得叶栅通道内湿蒸汽两相流动的速度场、一次水滴的尺寸和质量分数；2)基于所述蒸汽的非平衡凝结流动的模拟结果，计算得到一次水滴在汽轮机湿蒸汽级静叶和动叶表面上的湍流扩散沉积量和惯性沉积量；根据一次水滴在汽轮机湿蒸汽级静叶和动叶表面上的湍流扩散沉积量和惯性沉积量，计算得到二次水滴的质量分数和尺寸，获得二次水滴在汽轮机湿蒸汽级静叶和动叶表面上的惯性沉积量；3)基于所述蒸汽的非平衡凝结流动的模拟结果、一次水滴在汽轮机湿蒸汽级静叶和动叶表面上的湍流扩散沉积量和惯性沉积量、二次水滴的质量分数和尺寸，获得二次水滴在汽轮机湿蒸汽级静叶和动叶表面上的惯性沉积量，计算热力学损失、一次水滴阻力损失、二次水滴阻力损失、制动损失、捕水损失和离心损失；4)将热力学损失、一次水滴阻力损失、二次水滴阻力损失、制动损失、捕水损失和离心损失求和得到汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失总值。2.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法，其特征在于，所述步骤3)中热力学损失的计算函数表达式如式(1)所示；式(1)中，ΔP1为热力学损失，mt为蒸汽和水滴之间传递的质量，L为汽化潜热，Tc为蒸汽的温度，Td为水滴的温度，Tm为蒸汽和水滴之间的平均温度，vol表示为体积积分，V为体积。3.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法，其特征在于，所述步骤3)中一次水滴阻力损失的计算函数表达式如式(2)所示、二次水滴阻力损失的计算函数表达式如式(3)所示；ΔP2＝∫volSF,D(ui,d-ui,c)dV(2)式(2)中，ΔP2为一次水滴阻力损失，SF,D为蒸汽和一次水滴之间的相互作用力，ui,d为一次水滴的速度，ui,c为蒸汽的速度，vol表示为体积积分，V为体积；ΔP3＝∫volSF,D(ui,d-ui,c)dV(3)式(3)中，ΔP3为二次水滴阻力损失，SF,D为蒸汽和二次水滴之间的相互作用力，ui,d为二次水滴的速度，ui,c为蒸汽的速度，vol表示为体积积分，V为体积。4.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法，其特征在于，所述步骤3)中制动损失的计算函数表达式如式(4)所示；式(4)中，ΔP4为制动损失，ω为动叶的旋转角速度，k为动叶上的节点总数量，ucw,n,i为动叶表面附近第一个节点处二次水滴的速度在垂直壁面方向的分量，γcw为单位体积内二次水滴的质量，Ai为节点i对应截面的截面积，(γcw)y+＝30为y+＝30处单位体积内二次水滴的质量，ri为动叶上节点i处的半径。5.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽级内湿汽损失的计算方法，其特征在于，所述捕水损失的计算函数表达式如式(5)所示；2CN106295039A权利要求书2/2页式(5)中，ΔP5为捕水损失，k为动叶上的节点总数量，QI,i为节点i对应截面上的水滴惯性沉积量，QD,i为节点i对应截面上的湍流扩散沉积量，Ai为节点i对应截面的截面积，ud,i为水滴的绝对速度，取自叶片表面附近第一个节点。6.根据权利要求1所述的汽轮机湿蒸汽级内湿汽损