AP1000核電汽輪機中壓閥內(nèi)流動特性數(shù)值模擬.pdf

1、進汽閥門是汽輪機的進汽調(diào)節(jié)設(shè)備，其性能優(yōu)劣決定了汽輪機運行的經(jīng)濟性和安全可靠性。核電機組的進汽初參數(shù)低，進汽質(zhì)量流量大,中壓進汽管道比高壓進汽管道內(nèi)的蒸汽容積流量大很多，蒸汽作用力對中壓閥門產(chǎn)生的扭矩很大,所以閥門在動作過程中易發(fā)生卡澀故障。核電機組主蒸汽為飽和蒸汽，在中壓閥內(nèi)易發(fā)生濕蒸汽兩相流，降低機組的運行效率，所以對于核電汽輪機中壓閥內(nèi)的蒸汽流動研究十分必要。
　　本文利用FLUENT對AP1000核電汽輪機中壓進汽閥內(nèi)的流

2、動特性進行了數(shù)值模擬。分別對調(diào)節(jié)閥在不同開度下的速度場、壓力場進行分析，并討論閥門壓損和氣動力矩隨調(diào)節(jié)閥開度的變化規(guī)律。研究濕蒸汽汽水兩相流在閥內(nèi)的流場、壓損和氣動力矩隨調(diào)節(jié)閥開度的變化規(guī)律，并將所得的結(jié)果與蒸汽單相流的模擬結(jié)果進行比較分析。模擬結(jié)果表明：
　　主汽閥和調(diào)節(jié)閥全開時，閥內(nèi)的壓力和速度分布均勻?qū)ΨQ。調(diào)節(jié)閥開度減小為60°或30°時，調(diào)節(jié)閥碟周圍蒸汽流度變化顯著，由于調(diào)節(jié)閥碟的阻擋，在其后形成了渦流。隨調(diào)節(jié)閥開度的減小

3、，調(diào)節(jié)閥處的壓損占閥門總壓損的比例逐漸增大。調(diào)節(jié)閥開度大致在75°以下時，調(diào)節(jié)閥處的壓損大于主汽閥處的壓損，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度為30°時，主汽閥處的壓損相對于調(diào)節(jié)閥處的壓損可以忽略不計。
　　調(diào)節(jié)閥開度增大過程中，氣動力矩先逐漸變大，當(dāng)開度達到30°左右，氣動力矩達到最大值，之后氣動力矩隨開度增大而逐漸減小至0。濕蒸汽兩相流和蒸汽單相流在閥內(nèi)的流場分布相似，濕蒸汽中蒸汽與水滴之間存在相對滑移，造成摩擦損失，所以調(diào)節(jié)閥在10°、40°、9

4、0°三種開度下，兩相流在閥內(nèi)的最大流速均低于單相流的最大流速。調(diào)節(jié)閥同等開度下，濕蒸汽兩相流的壓損將近是單相流的兩倍。調(diào)節(jié)閥在10°、40°、90°三種開度下，蒸汽中含水率由0.5％增加到2%時，壓損均增加了一倍多，所以蒸汽含水率嚴重影響機組運行的經(jīng)濟性。
　　兩相流與單相流對閥門氣動力矩的變化規(guī)律相似，調(diào)節(jié)閥同等開度下，兩相流比單相流產(chǎn)生的氣動力矩均有不同程度的增加，當(dāng)調(diào)節(jié)閥開度為30°時，兩相流與單相流氣動力矩的差值為最大值，