锅炉受热面单相区段动态特性仿真.pdfVIP

中国工程热物理学会 多相流 第十一届学术会议论文 编号：056078 锅炉受热面单相区段动态特性仿真 江先恩 郭烈锦” (西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，西安，710049) Tel：029 E-皿d：x1∞enj@siila．com 摘要：本文综合精度和反映分布参数的特点，对单相受热管采取平均焓可动集总参数模型，对入口焓、 管外热负荷和入口流量扰动对出口焓的影响进行了分析，并对时问步长的选取做了比较。模拟表明， 由该模型计算所得的单相状态下的动态特性，能很好的反映实际过程。 关键词；平均焓可动模型； 集总参数模型；模拟 1前言 锅炉中单相受热面是最主要的环节之一，启动初期时所有受热面中的工质均是单相 水，正常运行时，省煤器、过热器、再热器等均属于单相受热面。工质在受热管内的流 动过程中，一方面吸收来自金属管壁的热量而温度逐渐升高；另一方面由于流动损失而 压力逐渐降低，它的特点是工质在受热过程中不发生相变…。 单相区采用的模型主要有两类：集总参数模型、分布参数模型。分布参数模型其基 本方程是以时间和长度为自变量的偏微分方程，要得到传递函数必需作一定的简化，最 终得到的反映各个动态关系的传递函数都具有超越函数的形式，十分复杂【2】。为了简化 问题，最常用的是采用集总参数模型，求解方便，并且对参量变化较快的环节或过程来 说，具有较好的精度，且不必作线性化处理，适用于全工况仿真。 集总参数最大缺点是不能较好地反映多数热工对象特别是其焓温通道的过渡特性。 其过程变量的变化，对于入口焓扰动在过渡过程的前期偏快而后期偏慢，而对于工质流 量扰动和热流量扰动则在整个过程中都偏慢。为了较好近似地反映对象的分布参数特征， 国内外学者主要采取金属和工质热容量合并处理IjJ、分段处理、修正处理。对模型的精 度处理方面，文献【1通过对单相段进行不同形式的分段，使得模型的精度得以提高。 综合精度和反映对象的分布参数特征两个方面考虑，本文采用平均焓移动模型f6】(平均 焓的位置随着扰动的发生和传播而移动)，对入口焓、管外热负荷和入口流量扰动对出 口焓的影响进行了分析，并对时间步长的选取做了比较。模拟表明，由该模型计算所得 的单相状态下的动态特性，能很好的反映实际过程。模拟也表明能够较好的反应管内的 流动和传热过程，具有很高的精度。 。国家自然科学基金项目(No5032300I)资助 ¨通讯作者，E．mail：ii：舀jQ@啦砒5地鲴!』四 2动态模型 单相受热管焓一温通道集总参数模型可以表示为： Q+‰啊一％：吃=暑【(‰+％‰一)k】 (1) 因为管内流体单相，认为不可压缩流体，靠l=％：=％。引入变量岛=瑰／％， 主要决定了在入口参量扰动后，出口参量发生变化的输运延滞时间)，％为无园次动态 参数，f．为金属蓄热时间常数(它反映了动态过程中管壁金属蓄热变化的快慢程度，它 决定了出口工质焓动态响应速度)，≈为比例系数，取以=O～。 则方程(1)可化为： Q／‰+^一唣=丢【(岛+％‘)k】 (2) 写成差分格式： (Q／g。+啊一也)△f=(fo+％0)△k， (3) 管段的代表参数方程为： k=口^+(1一乜)吃 (4) 设a的移动速度为口：(f)，参数方程口的计算如下： Ⅱ2％一q+．I：口2(f)出 (5) 其中口。为稳态时口的值，当扰动发生的前一时刻，整个管段处于稳态，并采用进出 焓的平均值作为管段的代表参数，此时口