简谈轮机烟气轮机冷却及动叶气动磨损机理数值一般

论文导读：
摘要：烟气轮机是石化行业重要的能量回收设备,在重油催化裂化生产历程中占有重要地位,对于降低动力成本、节约能源、减少有害气体排放等具有积极作用。烟气轮机的工作原理与蒸汽轮机、燃气轮机类似,使用重油催化裂化生产流程中的有毒有害废气(料)集中燃烧产生的温度高达900-1000K的烟气膨胀做功驱动压气机或发电机工作。为了保证叶片、等关键部件有足够的强度和寿命,除了利用耐高温强度好的材料之外,还需采取较低温度蒸汽对高温部件进行冷却,从降低高温部件的热应力和表面温度,确保机组运转安全。冷却蒸汽完成冷却工作后径向汇入主流道由动叶排出,这将对烟气主流造成强烈干扰,使叶栅流道内气流流动十分复杂。烟气轮机的工作介质烟气是水蒸气、氮气、二氧化碳等多种组分的混合物,而且含有大量氧化铝和氧化硅等硬质催化剂粒子,叶栅流道内漩涡、二次流裹挟固体颗粒反复撞击、冲刷叶片,造成叶根和轮缘损伤严重,致使烟机动叶更换频繁,事故频发。然而,目前对烟气轮机的探讨尚未引起业内广泛重视,其设计多为仿照蒸汽轮机的模化设计,忽视了烟气轮机中普遍有着的气固两相流动、冷却蒸汽、二次流等的复杂流动,设计过于理想化。由此,探讨烟气轮机中的流场、温度场、气固两相流动、叶片磨损等不足,对改进烟气轮机设计,提升烟气轮机利用寿命,确保机组安全运转,具有重要作用。本论文运用CFD技术,借助大型商用软件CFX对某石化集团的烟气轮机流动特性展开探讨。采取流固耦合传热办法计算分析了冷却蒸汽流量对动叶冷却效果的影响,结合企业运转经验,倡议将流动降至0.28Kg/s,从节约蒸汽用量,降低运转成本；对在有、无冷却蒸汽条件下该烟气轮机内部流场进行了模拟计算,结果表明冷却蒸汽对烟气主流干扰严重,造成喷嘴出口气流不稳定,特别是动叶叶根附近有强烈的涡旋和二次流动出现,与叶片的实际磨损位置吻合,确定叶片叶根和轮缘严重磨损的的理由；运用拉格朗日办法,选取颗粒轨道模型,模拟催化剂颗粒在叶栅流道内的流动行为,分析了动叶各个磨损区域的磨损机理；根据流场和气固两相流动的计算结果可知：叶栅中气流的不良流动情况是导致叶片磨损的根本理由,由此,本论文改善了原有轮缘密封结构,将径向冷却蒸汽出口改为轴向出口,经流场、温度场、气固两相流动模拟说明该出口结构能够满足的冷却要求,且对改进动叶栅内流动情况,提升机组效率,降低动叶磨损具有显著效果。关键词：烟气轮机论文流固耦合传热论文气固两相流动论文磨损机理论文
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Abstract5-9
1 绪论9-18

1.1 课题的探讨背景及作用9-11

1.2 CFD技术介绍11-14

1.2.1 CFD软件ANYSY-CFX、NUMECA介绍12-14

1.3 国内外探讨近况14-16

1.4 本论文的主要探讨内容及办法16-18

2 透平机械内部三维流动数值求解办法18-25

2.1 制约方程18-19

2.2 数值计算办法19-20

2.1 有限体积法20

2.2 差分格式20

2.3 湍流模型20-22

2.4 网格生成22-24

2.5 本章小结24-25

3 某烟气轮机动叶冷却数值分析25-38

3.1 计算概述25-26

3.2 流固耦合传热计算的基本论述26-27

3.3 三维几何建模27-28

3.4 计算域及网格划分28-30

3.4.1 计算域划分28-29

3.4.2 网格划分29-30

3.4.3 网格无关性验证30

3.5 边界条件30-31

3.6 计算结果及分析31-36

3.6.1 叶栅流道流场分析31-32

3.6.2 动叶温度场分析32-36

3.7 本章小结36-38

4 基于气固两相流动的烟气轮机动叶气动冲蚀机理数值分析38-50

4.1 计算概述38-39

4.2 气固两相流动的论述基础39-41

4.

2.1 气固两相流动的基本办法39-41

4.3 计算设定41-42

4.4 计算结果分析42-48

4.5 本章小结48-50

5 冷却蒸汽出口密封型式对烟气轮机流场及温度场影响探讨50-60

5.1 迷宫密封50-52

5.2 喷嘴隔板与间隙密封形式改善设计52-59

5.

2.1 设计概述52

5.论文导读：2.2三维几何建模52-535.2.3计算域网格划分及边界条件53-545.2.4计算结果分析54-595.3本章小结59-606总结与展望60-636.1主要工作606.2主要结论60-616.3展望61-63参考文献63-66致谢66-67攻读硕士学位期间发表学术论文状况67专利67-68上一页12

2.2 三维几何建模52-53

5.

2.3 计算域网格划分及边界条件53-54

5.

2.4 计算结果分析54-59

5.3 本章小结59-60
6 总结与展望60-63

6.1 主要工作60

6.2 主要结论60-61

6.3 展望61-63

参考文献63-66
致谢66-67
攻读硕士学位期间发表学术论文状况67
专利67-68