[科普中國]-排汽

排汽是指排出水蒸汽等等。常見的排汽裝置有鍋爐排汽消聲器，安全閥排汽消聲器，高溫排汽管扎帶，排汽管，排汽風(fēng)機，罐頭排汽床等等。

詞語釋義能源用語。區(qū)別于排氣。排氣是指通過排氣管、排氣閥等排出氣體，比如廢氣等等。

排汽通道耦合流動三維數(shù)值模擬及其結(jié)構(gòu)優(yōu)化利用計算流體軟件基于Spalart-Allmaras單方程模型分別對600MW機組的排汽缸、凝汽器喉部和兩者耦合的排汽通道進行三維數(shù)值模擬，以便更加清晰地了解排汽通道的整體流場，并對排汽通道進行合理優(yōu)化改造。

排汽缸單獨模擬與分析進口漩流在擴壓管內(nèi)減速擴壓并實現(xiàn)從軸向到徑向的轉(zhuǎn)折，從擴壓管出口的上半部分流出的汽流在上半缸的空間內(nèi)翻轉(zhuǎn)運動，隨后在排汽缸內(nèi)形成渦系結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)造成流場混亂，增大排汽損失；在擴壓管出口的下半部分流出的汽流直接流向排汽缸出口，造成出口截面后側(cè)壁上形成高速流區(qū)。

排汽缸與喉部耦合流動模擬與分析耦合流動模型中，喉部的進口流場受到排汽缸出口來流的影響。對排汽通道進行流場模擬，可以看出，在排汽缸內(nèi)形成的渦系結(jié)構(gòu)存在螺旋運動汽流，一直延伸并穿過喉部，造成喉部流場混亂，喉部出口中心區(qū)域大部分被低速流占據(jù)，這與單獨對喉部模擬的結(jié)果有較大差異。計算結(jié)果表明，耦合流動模擬的排汽通道壓力損失約為單獨模擬各結(jié)構(gòu)壓力損失之和的2倍；喉部出口截面的均勻系數(shù)約為單獨模擬計算時的0.9倍。這充分說明，耦合流動模型內(nèi)部流動更加復(fù)雜，流場更加混亂，單獨對各個結(jié)構(gòu)進行模擬不能反應(yīng)排氣通道內(nèi)的真實流場。

排汽通道內(nèi)各部分的壓力損失占總損失的比例。蝸殼部分的壓力損失最大，約占總損失的50%，這是由汽流從擴壓管排出后翻轉(zhuǎn)流動形成渦系結(jié)構(gòu)造成的；環(huán)形擴壓管能實現(xiàn)較好地導(dǎo)流，喉部內(nèi)汽流速度較小，所以這2部分的損失相對較小，分別約占總損失的30%和20%。

加裝拱頂導(dǎo)流擋板由于排汽缸進口漩流的影響，排汽通道內(nèi)流場呈現(xiàn)出一側(cè)速度高、另一側(cè)速度低的分布。另外，耦合流動模型出口截面上最大速度分布在喉部棱臺擴散角的附近。凝汽器入口蒸汽速度分布對凝汽器換熱具有重要的影響。因此，有必要對排汽通道進行優(yōu)化改造，使蒸汽流場趨于均勻，提高凝汽器的工作性能。

機組變工況對排汽通道流場影響在不同的工況運行下，排汽通道進口條件變化很大，對下游流場產(chǎn)生較大的影響。以上結(jié)果是在100%機組負荷的工況下計算得來的。繼續(xù)對120%機組負荷和75%機組負荷的工況進行計算，并與100%機組負荷的工況進行對比，結(jié)果顯示，在原模型(未裝設(shè)拱頂導(dǎo)流板和擴壓管分流板)、模型A、模型B和模型C中，3種工況下的排汽壓力損失變化都有相同的趨勢，即模型C的排汽通道性能都比其他模型的性能要好。因此，計算方法和優(yōu)化措施能適用于不同的工況運行。1

汽輪機排汽通道加裝導(dǎo)流裝置的數(shù)值600MW汽輪機排汽通道出口流場不均勻所造成的排汽壓力偏高、經(jīng)濟性降低的問題，對配備雙背壓凝汽器的汽輪機排汽通道進行三維數(shù)值模擬，分析造成排汽通道出口流場分布不均勻的原因，并給出了一種能夠改善排汽通道出口流場均勻性的導(dǎo)流裝置布置方案。2

排汽通道流場的數(shù)值分析不同工況下排汽通道出口截面速度分布趨勢大致相同，流場分布極其不均勻，主要由速度在20m/s以 下 的靠近小汽輪機排汽的低速區(qū)、分布在出口截面4個角的低速區(qū)以及靠近壁面處和中心處的高速區(qū)組成；不同工 況下速度在50m/s以下的區(qū)域占很大的比例。排汽通道出口汽流的不均勻性直接導(dǎo)致凝汽器進口處流場分布不均勻，使凝汽器的流動阻力變大。這不僅使凝汽器有效傳熱面積減小，而且不凝結(jié)氣體會匯集在該區(qū)域，造成該區(qū)域的傳熱系數(shù)大幅度減小。因此，改善排汽通道出口流場的均勻性十分必要。2

THA工況下排汽通道的流場分布在導(dǎo)流環(huán)的作用下，排汽缸上半部的汽流首先經(jīng)過90°的翻轉(zhuǎn)，然后隨著排汽缸缸體拱頂?shù)霓D(zhuǎn)向進入排汽缸下半部；排汽缸下半部的汽流直接經(jīng)過翻轉(zhuǎn)完成汽流由軸向到徑向的轉(zhuǎn)變。排汽缸上半部的汽流經(jīng)過翻轉(zhuǎn)后在通 道中形成通道漩渦，使該區(qū)域的速度降低。在導(dǎo)流環(huán)的影響下，排汽通道中心區(qū)域出現(xiàn)2對漩渦，漩渦的流向相反，并且2對漩渦對稱分布；在靠近排汽缸缸體區(qū)域出現(xiàn)高速區(qū)。在導(dǎo)流環(huán)作用下產(chǎn)生的一對通道漩渦一直影響到排汽缸的出口，在排汽缸出口的中心區(qū)域形成4個低速區(qū)，這些低速區(qū)的范圍并不是對稱分布的，靠近小汽輪機排汽側(cè)的低速區(qū)范圍大于另一側(cè)。

排汽缸出口的2對低速漩渦依然存在，由于小汽輪機排汽的影響使漩渦發(fā)生偏轉(zhuǎn)并且產(chǎn)生靠近小汽輪機排汽的低速漩渦；低壓加熱器的繞流作用不太明顯，而排汽缸內(nèi)汽流翻轉(zhuǎn)使排汽通道中心出現(xiàn)高速區(qū)；排汽缸出口2對漩渦的影響延伸至排汽通道出口，使排汽通道出口存在2對低速漩渦，排汽缸壁面處的高速區(qū)延伸至排汽通道出口截面。

汽輪機排汽缸的結(jié)構(gòu)、小汽輪機排汽和低壓加熱器影響了排汽通道出口流場的均勻性，對凝汽器的工作性能產(chǎn)生極大的影響。因此，為了提高機組運行的安全性與經(jīng)濟性，對排汽通道 出口流場的優(yōu)化改造勢在必行。2

排汽通道加裝導(dǎo)流裝置的數(shù)值分析針對排汽通道出口流場分布不均勻的問題，在排汽通道內(nèi)加裝合理的導(dǎo)流裝置。由于排汽缸結(jié)構(gòu)的限制，在排汽缸部分加裝導(dǎo)流裝置的難度較大，而凝汽器喉部內(nèi)存在大量的支撐管，可以借助支撐管的支撐來固定導(dǎo)流裝置，所以選擇在凝汽器喉部內(nèi)加裝導(dǎo)流裝置。通過不斷的試驗來調(diào)整導(dǎo)流裝置的數(shù)量、大小、位置和安裝角度，從68次試驗中獲得了最佳形式的導(dǎo)流裝置。低壓側(cè)的變化趨勢與高壓側(cè)相同。

加裝導(dǎo)流裝置后，靠近小汽輪機排汽的低速區(qū)范圍減小，其他4個低速區(qū)基本消失；低速區(qū)的速度提高，速度在20m/s以下的區(qū)域基本消失，而速度在40m/s以上的區(qū)域占到很大的比例；整個出口截面的平均速度提高，壁面高速區(qū)的范圍減小，中心處高速區(qū)范圍變小，速度值有所下降；流場的均勻性得到改善，排汽通道出口流場的均勻性得到改善。2

加裝導(dǎo)流裝置前后排汽通道的氣動性能評價靜壓恢復(fù)系數(shù)和均勻性系數(shù)，加裝導(dǎo)流裝置后，總壓損失系數(shù)增大0.5%～2.5%，說明加裝導(dǎo)流裝置后并沒有引起過多的能量損失。加裝導(dǎo)流裝置后，靜壓恢復(fù)系數(shù)增大6.4%～8.8%，說明加裝導(dǎo)流裝置后排汽通道動能轉(zhuǎn)換為壓力能的能力增強，能夠使汽輪機的有效比焓降增大，機組效率提高 ，加裝導(dǎo)流裝置后，均勻性系數(shù)增大10.4%～13.4%。加裝導(dǎo)流 裝置后改善了凝汽器喉部出口流場的分布情況，流場分布趨于均勻化，有助于提升凝汽器的工作性能，提高凝汽器真空。2

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

胡建平 - 副教授 - 西北工業(yè)大學(xué)