300MW电站回热加热器仿真模型建立及经济运行分析

A—与给水平均温度有关的系数，可通过公式(3—11)计算：

A?1190?21.5tf?0.045t2 f （3-11）tf—给水平均温度，0C，tf?Ts??tm。

(6)凝结流量计算

根据传热学和加热器有关理论：任一时刻的蒸汽凝结量可用下式计算：

FCOND?KCONDACOND?tmCOND （3-12）

Hsav?Hs 式中 FCOND—凝结流量，kg/s；

KCOND—凝结总换热系数，W/(m,20C)； ACOND—凝结段换热面积，m2；

?tmCOND—凝结段对数平均温差，0C；

Hsav—凝结段蒸汽平均焓，kj/kg；

Hs—凝结段疏水饱和焓，kj/kg

(7) 加热器压力计算

加热器中的组分中常含有不凝结气体，如空气等。不凝结气体的来源有三种:一是加热器运行前壳体内残存的空气没有及时排出；是加热器运行中由于汽机轴封不严或除氧器除氧效果不好，致使抽汽中含有不凝结气体；是一些运行压力低于环境压力的低压加热器，由于壳体的密封性差，而使空气漏入加热器中[4]。

因此，计算加热器压力时应考虑空气等不凝结气体对加热器压力的影响。把加热器中的蒸汽和不凝结气体均按理想气体考虑，由理想气体状态方程可得其动态基本方程：

Psteam?msteamRsteamTsteam/Vsteam （3-13）

Pair?mairRairTair/Vair （3-14）

式中:Psteam—加热器的蒸汽分压，MPa；

msteam—加热器的蒸汽质量，kg；

Rsteam—蒸汽的平均气体常数，kj/(kg/K)； Tsteam—蒸汽绝对温度，K；

Vsteam—加热器中蒸汽的体积，m3； Pair—加热器的空气分压，MPa；

mair—加热器的空气质量，kg；

Rair—空气的平均气体常数，kj/(kg/K)； Tair—空气绝对温度，K；

Vair——加热器中空气的体积，m3；

根据道尔顿分压定律，加热器的压力等于蒸汽分压和空气分压之和，即

- 15 -

沈阳工程学院毕业设计(论文)

PHTR?Psteam?Pair （3-15）

2 过热段

(l) 过热段与凝结段的分界点

如前所述，过热段的蒸汽在传热过程中没有相变，因而可把过热段的蒸汽出口温度T2作为过热段与凝结段的分界点，最佳分界点的温度T2可通过公式(3-16)计算：

/M(R-1)T(-t)ss T2=Ts+ （3-16）

R+M-1R—系数，R=kCOND/kDSH

CP—给水定压比热容，kj/(kg.0C)； Hs—饱和蒸汽焓，kj/kg；

kCOND—凝结段总传热系数，W/(m2.0C)； kDSH—过热段总传热系数，W/(m2.0C)； t4—过热段给水出口温度，0C；

t3/—对应于饱和蒸汽Ts的凝结段给水出口温度，0C，可由

t3/=t3-(T2-sT)/M得出； t3一凝结段给水出口温度，.0C；

与T2相应的蒸汽出口焓H2可以查水蒸汽性质表求得。

凝结段的给水出口温度t3亦即为过热段的给水进口温度，根据下列公式可以计算出过热段给水的出口温度(不考虑传热管金属热容的影响)：

QDSH=D(H1-H2)=Gcp(t4-t3) （3-17）

/式中M—系数，M=(T1-Ts)/(t4-t3)

由上式可得：

t4=t3+D(H1-H2) （3-18）

Gcp(2)过热段的传热量计算

过热段的传热量计算与凝结段的传热量计算在机理上是一样的，传热量计算式如下；

QDSH=kDSHFDSHDtmDSH （3-19）

式中 QDSH—过热段传热量，W；

FDSH—过热段传热面积，m2；

DtmDSH—过热段对数平均温差，0C；

- 16 -

300MW电站回热加热器仿真模型建立及经济运行分析

kDSH—过热段传热系数，W/(m2.0C)

（3） 过热段对数平均温差

DtmDSH=(T1-t4)-(T2-t3) （3-20）

T1-t4lnT2-t3(4) 过热段的总传热系数

过热段的总传热系数与凝结段的总传热系数计算式相似：

KDSH=11a1DSHd1d0d+()++Rh(0)a2dildi （3-21）

式中 a1DSH—过热段管外蒸汽至管壁传热分系数W/(m2.0C)；

a2—管内给水对流传热分系数W/(m2.0C)；

d0—管外径，m； di—管内径，m；

d—管壁厚度，m；

l—管壁热导率，W/(m2.0C)； Rh—污垢热阻，m2.0C/W。 (5) 蒸汽至管壁传热分系数的计算

由传热学理论可知，换热器过热段传热是外掠管束换热，通常换热器管束的有叉排和顺排两种排列方式，叉排时流体在管间交替收缩和扩张的弯曲管道中流动，比顺排时在管间的流动扰动剧烈。因此，一般叉排时的换热较顺排时强。加热器一般都采用叉排，顺排管束极为少见。

影响管束换热的因素除雷诺数Re，普朗特数Pr外，还有管束的排列型式(叉排和顺排)；管间距；管束排数等。

对于立式加热器而言，过热蒸汽纵掠叉排管束，其传热系数计算式如下：

a1DSH=0.023ls0.80.4RePr （3-22） de该式的适用范围：Re>104，Pr=0.7－120，l/de350。定性温度取用过热蒸汽的平均温度，定性尺寸为蒸汽通道的当量直径de。

式中 ls—以平均温度计算的过热蒸汽热导率，W/(m2.0C)；

l—管子长度，m；

de—过热蒸汽通道的当量直径，m，de=4As/Us；As为通流截面积，

m2，Us为润湿周长，m；

Re—雷诺数，Re=d0ws/vs；ws为过热蒸汽流速，按纵掠管束的最小

截面积As计算：ws=Dvs/As，m/s，us为过热蒸汽比容，m3/kg，通过查水

蒸汽性质表可得;vs为蒸汽的运动粘度，vs=msus，m2/s;ms为蒸汽的动力粘

- 17 -

沈阳工程学院毕业设计(论文)

度，pa.s，可通过查水蒸汽性质表得出。

Pr—普朗特数，Pr=1000mscp/ls；

对于卧式加热器，过热蒸汽横掠叉排管束时，其传热系数计算式如下：

a1DSH=0.35ls0.60.36 RePr （3-23）

de该式的适用范围：102

式中 ls——以平均温度计算的过热蒸汽热导率，W/(m2.0C)；

Re——雷诺数，Re=d0ws/vs；ws为过热蒸汽流速，按纵掠管束的最

小截面积As计算：ws=Dvs/As，m/s，us为过热蒸汽比容，m3/kg，通过查水蒸汽性质表可得；vs为蒸汽的运动粘度，vs=msus，m2/s；ms为蒸汽的动力粘度，pa.s，可通过查水蒸汽性质表得出。

Pr——普朗特数，Pr=1000mscp/ls，或通过查水蒸汽性质表得出。 (6) 自壁至给水的对流传热分系数

过热段管内给水对流传热分系数与凝结段管内给水分系数的计算完全相同，这里不再列出。 3 疏冷段

疏冷段的传热原理与过热段是一样的，其传热分系数的计算式简述如下[5]： (1) 疏冷段的传热量计算

传热量计算式如下：

QDC=kDCFDCDtmDC （3-24）

式中 QDC——过热段传热量，W；

FDC——过热段传热面积，m2；

DtmDC——过热段对数平均温差，0C；

kDC——过热段传热系数，W/(m2.0C)；

(2) 疏冷段对数平均温差

DtmDC=(Ts-t2)-(T4-t1) （3-25）

Ts-t2lnT4-t1式中 t1——疏冷段给水进口温度，0C；

t2——疏冷段给水出口温度，0C；

T4——疏冷段疏水出口温度，0C；

(3) 疏冷段的总传热系数

疏冷段的总传热系数可表示为：

- 18 -