湿蒸汽透平级内非均质凝结流动的数值研究.pdf

t}1l|4I：P。：越I物J鬯。≠会 热机7i动热力学 秘f：肺学术会i义 编1wI．062035 湿蒸汽透平级内非均质凝结流动的数值研究· 郭 歌 李亮 丰镇平 (两安交通人学叶轮机械研究所，陕两西安710049) Tel：029Email：guo_gc@126．com 摘要：湿蒸汽凝结流动研究对于提高蒸汽透、F效率和运行安全性具有重要意义。湿气损失中蒸汽1FF 衡凝结损失占相当比例，利用非匀质凝结降低过冷度，足减少非，F衡损失的途径之一。本文对VKI．1 型透iI，级在定常和非定常情况下的1}均质凝结流动进行了数值计算，结果表明非均质凝结可以有效地 降低凝结流动所需要的过冷度，降低凝结偏离f衡态的程度；同时发现动静叶之间的相对运动以及尾 迹的影响，使得非定常各参数的计算结果随时问的推移I面发生变化，动静十涉效应影响了透平级内非 均质凝结的进程。 关键词：湿蒸汽，非均质凝结，透甲级，非定常，动静十涉 1 引言 蒸汽透平差不多从一开始应用，就遇到湿蒸汽问趔¨。由于透平级内出现湿蒸汽两 相流动，产生湿气损欠，对汽缸和叶片造成水蚀破坏，在经济性和可靠性方面带来的损 欠不可低估。在蒸汽透平低压级组中，蒸汽快速膨胀产生的非平衡凝结流动现象是引起 效率降低的主要原冈。蒸汽中含有外米杂质时的非匀质凝结，目前引起了国际上的关注 12】。当进口来流中含有外来凝结核或者颗粒时，凝结可能在越过饱和线时就发生。非匀 质凝结包含如下三个过程：非匀质凝结核心的形成；现有凝结核心的生K及新核心的形 成，直到液体完全包裹凝结核；化学液珠的生艮变人。 从减少凝结流动中的非平衡流动、传热过程的热力学损失角度看，非匀质凝结是有 利的，贝．有以下几方面的好处：1)可以防止凝结冲波的产生并抑止自发凝结流动中由 于超临界加热而引起的不稳定；2)可以降低白发凝结引起的较高的不平衡损失：3)可 以在一定程度上提高蒸汽透平的热效率。因此，1f：匀质凝结是减少凝结过程中1F平衡损 火的一个重要途径，对1卜匀质凝结流动的研究具有重要的J：程实际意义。本文通过对 VKI．1型透平级在定常丰tJ：IF-定常情况卜．的非均质凝结流动的数值计算，研究了1卜均质凝 结流动的基本特性，探讨了动静干涉效应对透--F善--．及内非均质凝结进程的影响。 2 湿蒸汽两相自发凝结及非均质凝结流动数值模型 住文献【3，41的基础上建立了本文描述湿蒸汽自发凝结及J}均质凝结流动的数值模 型。在此模型中，气液两相流动均在欧拉坐标系中求解，各个流动变量都有自己的守恒 683 删控制方稚。汽柏流动控制方程为： ㈩ at 警+鲁+等=等+等+§瓠 矾8X巩 ? 其中 岛 PsU p0 0 0 ’’pn 岛“ 成H‘+P 以“y r麒 o —plm q= 色= ‘= E。= E= =一胛” p0’ PsUV PgV++P r封． r∥ 晟 (乜+p)“ (Es+p弘 q， qy 肪(‰一h。) 液相参数状态分布控制方程为： 塑+望+亟：S． (2) 西 苏 西 1 pⅣh姗] PUNh． p毗伽 p≯ pK