基于兩個無量綱數的凝汽器傳熱系數計算方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及汽輪發(fā)電機組技術，特別是涉及一種基于兩個無量綱數的凝汽器傳熱 系數計算方法的技術。
【背景技術】
[0002] 凝汽器及其輔助系統(tǒng)是汽輪發(fā)電機組冷端，其運行狀態(tài)對汽輪發(fā)電機組的運行具 有重要意義，因此關于凝汽器運行診斷及優(yōu)化的研宄與應用一直受到廣泛的重視。凝汽 器運行診斷及優(yōu)化的關鍵問題是確定機組運行狀態(tài)下應達到的傳熱系數（又稱為換熱系 數）。
[0003] 目前凝汽器傳熱系數的確定方法有以下三種：
[0004] 1)理論計算方法
[0005] 凝汽器基本傳熱過程是管外凝結放熱，管壁導熱以及管內對流傳熱過程。因此，理 論上單管凝汽器總傳熱系數為總熱阻的倒數，那么凝汽器正常傳熱系數k?？杀硎緸椋?br>[0006]
[0007] 其中，dpA為換熱管外徑、內徑，aw為水側對流放熱系數，as為蒸汽側凝結放熱 系數，At為冷卻管壁的導熱系數，1為管道的長度；
[0008] 實際中凝汽器是多根換熱管的復雜組合，在凝汽器換熱面的不同區(qū)段，由于蒸汽 參數、空氣相對含量、冷卻水參數和局部冷卻管的排列形式等不相同，凝汽器各區(qū)段內換熱 狀態(tài)也不相同，單管的換熱模型顯然不能描述實際凝汽器的傳熱。
[0009] 2)工程計算方法
[0010] 由于理論方法的不足，工程中往往通過經驗公式來確定凝汽器傳熱系數，目前 應用較廣的是美國傳熱學會（HEI)推薦的公式、前蘇聯(lián)熱工院的別爾曼經驗公式和英國 BEAMA公式。
[0011] 但上述經驗公式計算方法都未能考慮實際凝汽器冷卻管束布置以及汽側空氣泄 漏和清潔系數變化的影響，因此針對具體的機組計算中也存在一定的誤差。
[0012] 3)試驗確定法
[0013] 工程中也可通過試驗方法來確定凝汽器傳熱系數：按照《汽輪機性能試驗規(guī)程》以 及《凝汽器性能試驗規(guī)程》的規(guī)定，測量在不同機組負荷下的循環(huán)水流量、凝汽器壓力、冷卻 水進口溫度及出口水溫等主要性能參數，通過查表或者軟件的方式獲得各工況下的循環(huán)水 密度和凝汽器壓力下的飽和壓力，進而求得凝汽器總傳熱系數。
[0014] 然而，凝汽器性能試驗較為復雜，操作不便，因此只能確定有限工況的傳熱系數， 并不能獲得在優(yōu)化過程所需要的各個工況下凝汽器傳熱系數，因此此種方法在實際應用中 具有局限性。
[0015] 綜上所述，雖然從理論到工程實際都有方法來確定凝汽器的傳熱系數，但實際針 對某臺確定的機組，在任意工況下，其正常傳熱系數還是很難方便、準確、快速確定。

【發(fā)明內容】

[0016] 針對上述現有技術中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種能在任 意正常工況條件下方便、準確、快速的確定凝汽器總傳熱系數的基于兩個無量綱數的凝汽 器傳熱系數計算方法。
[0017] 為了解決上述技術問題，本發(fā)明所提供的一種基于兩個無量綱數的凝汽器傳熱系 數計算方法，涉及凝汽式汽輪發(fā)電機組，其特征在于，具體步驟如下：
[0018] 1)定義兩個無量綱數為：
[0019]
[0020]
[0021] 其中，N為與凝汽器傳熱系數相關的第一無量綱數，M為描述凝汽式汽輪發(fā)電機組 運行工況的第二無量綱數，匕為凝汽式汽輪發(fā)電機組的負荷，k。為凝汽式汽輪發(fā)電機組的 凝汽器總傳熱系數，A。為凝汽式汽輪發(fā)電機組的凝汽器換熱面積，Dw為凝汽式汽輪發(fā)電機 組的冷卻水流量，cp為凝汽式汽輪發(fā)電機組的冷卻水比熱容，twl為凝汽式汽輪發(fā)電機組的 冷卻水進口溫度；
[0022] 2)定義兩個無量綱數之間的關系，用數學模型表達為：
[0023] N=a?Mb
[0024] 其中，a、b均為與冷卻水流量相關的系數；
[0025] 3)采用多項式擬合方法擬合冷卻水流量相關系數a與冷卻水流量Dw的關系，及冷 卻水流量相關系數b與冷卻水流量關系；
[0026] 4)獲取當前工況下凝汽式汽輪發(fā)電機組的負荷Pe、冷卻水流量Dw、冷卻水比熱容 cp、冷卻水進口溫度twl;
[0027] 5)計算當前工況下的第二無量綱數M，并根據步驟3所得到的冷卻水流量相關系 數a、b與冷卻水流量Dw的關系，計算出當前工況下的冷卻水流量相關系數a、b;
[0028] 6)根據步驟2定義的兩個無量綱數之間的關系，計算出當前工況下的第一無量綱 數N;
[0029] 7)根據步驟1的第一無量綱數定義，計算出當前工況下的凝汽器總傳熱系數k。。
[0030] 本發(fā)明提供的基于兩個無量綱數的凝汽器傳熱系數計算方法，通過兩個無量綱參 數來確定凝汽式汽輪發(fā)電機組在任意正常工況下的凝汽器總傳熱系數，具有計算方便、準 確、快速的特點，只需要測量有限的工況就可以推廣到該機組的其它工況，使得凝汽器工作 狀況的判定更為簡單。
【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明實施例所涉及的凝汽式汽輪發(fā)電機組的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 以下結合【附圖說明】對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結構及其相似變化，均應列入本發(fā)明的保護范圍，本發(fā)明 中的頓號均表示和的關系。
[0033] 本發(fā)明實施例所提供的一種基于兩個無量綱數的凝汽器傳熱系數計算方法，涉及 凝汽式汽輪發(fā)電機組，其特征在于，具體步驟如下：
[0034] 1)定義兩個無量綱數為：
[0035]
[0036]
[0037] 其中，N為與凝汽器傳熱系數相關的第一無量綱數，M為描述凝汽式汽輪發(fā)電機組 運行工況的第二無量綱數，匕為凝汽式汽輪發(fā)電機組的負荷，k。為凝汽式汽輪發(fā)電機組的 凝汽器總傳熱系數，A。為凝汽式汽輪發(fā)電機組的凝汽器換熱面積，Dw為凝汽式汽輪發(fā)電機 組的冷卻水流量，cp為凝汽式汽輪發(fā)電機組的冷卻水比熱容，twl為凝汽式汽輪發(fā)電機組的 冷卻水進口溫度；
[0038] 2)采用試驗法測量凝汽式汽輪發(fā)電機組在多種正常工況下的工作數據，并計算凝 汽式汽輪發(fā)電機組在每一種試驗工況下的第一無量綱數N、第二無量綱數M及凝汽器總傳 熱系數；
[0039] 在試驗中，每種冷卻水流量至少要做兩種不