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摘要
目的：针对大型凝汽器，提出一种新的方法来解决传统多孔介质模型的缺点，优化冷凝器管束布局。创新点：流场被分为两个区域，即凝结区和非凝结区。在凝结区使用相对较细的网格，并分析蒸汽凝结过程中的热阻，在质量输运方程中加入一个源项来描述蒸汽凝结量。与多孔介质模型相比，这种方法能更好地反映不同管束布置下的流场特征，同时与直接建模相比大大降低计算成本。方法：1.研究凝汽器壳侧流场的流动和传热规律，将其划分为管束区域和非管束区域。2.在冷凝发生的区域即管束区域，通过物理规律分析与理论计算推导出冷凝的质量源项，并将该质量源项通过用户自定义函数加载于管束区域，构成新的蒸汽冷凝模型。3.以某1000 MW级凝汽器为例，使用新的蒸汽冷凝模型模拟壳侧流场，与其设计参数对比并验证该方法的有效性。4.使用该方法，对1000 MW级凝汽器两种不同管束布置及三种工况下的壳侧流场进行数值模拟，进一步验证该方法的可行性和必要性。结论：1.本文提出的数值模拟方法，在模拟流动动力学以及1000 MW冷凝器内的冷凝过程方面表现出合理的精度。2.当空气质量分数达到约0.001的临界值时，实现气流中空气层的动平衡；低于该临界值，传热系数从4250W/(m2·K)至155W/(m2·K)，相当于下降96.35%；高于该临界值的区域称为空气积聚区域。3.在额定漏气条件下，均匀管束布置的压降比非均匀管束布置低51.73%；此外，随着空气浓度的增加，传热效率随着空气泄漏量的增加而降低，导致传热系数降低。
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单位中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司; 黄冈大别山发电有限责任公司; 浙江大学; 能源清洁利用国家重点实验室; 高等研究院
