换热器的设计
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套片式换热器在燃气轮机进气冷却中的应用点击：1945 日期：[ 2014-04-26 22:00:36 ] |
| 套片式换热器在燃气轮机进气冷却中的应用 文⊙栗小宽张健(无锡职业技术学院江苏） 摘要：针对目前国内没有成熟的燃气轮机进气冷却设备，提出用套片式换热器对其进行冷却的可行性和优势，更有效的降低燃气轮机进气温度。 关键词：套片式换热器；燃气轮机；进气冷却；输出功率 一、工作原理 燃气轮机的工作原理为以空气为工质，喷入燃料燃烧产生高温高压燃气，燃气膨胀作功，推动燃机转子旋转发电。燃气轮机进气温度越低，空气密度越高，进入燃机的工质质量流量越大，其对外输出功率越高。南京汽轮电机(集团)有限责任公司所提供的PG6551B燃气轮机性能曲线(图1)也说明了这一点[1]。 二、具体应用 目前国内没有成熟的燃气轮机进气冷却设备，现在有些发电厂已有铜-铝复合轧片管式换热器（片型见图2）应用的例子，运行效果尚可，同时也存在一些问题，如：水膜对空气与换热器的换热热阻影响大，表冷器换热面脏后不易清洗等。某空 调设备股份有限公司生产的套片式换热器 （片型见图3），它与轧片管式换热器综合比较具有以下优点：结构紧凑，在相同排数和相同迎风面积的条件下有较大的传热面积、传热效果好、空气阻力小、耗用材料省，加工工艺先进，肋片二次翻边保证了肋片间距和与传热管的接触强度[2]。另外套片式换热器肋片处于垂直方向(轧片 管式换热器肋片为螺旋状)，冷却空气时，凝结水很快下泻，对表冷器的换热效果几乎不会造成影响；在肋片脏了以后，用水 或水加清洁剂较容易清洗。现在几乎所有 的空调机组生产厂家都采用这种类型的换 热器。 套片式换热器在燃气轮机进气冷却的工程中似乎还没有应用，但其制冷原理与已有使用的轧片管式换热器是一样的，通过冷媒在换热管中流动，空气在肋片间流动，产生热交换达到冷却空气的目的。另外使用套片式换热器时，通常在表冷器进气前部加有空气过滤器，可以预先滤除空气中的灰尘等杂质，使换热器能较长时间 的保持清洁，增加换热效果。 三、理论计算 下面我们以南京汽轮电机(集团)有限责任公司PG6551B燃气轮机为例，来计算通过套片式换热器处理燃气轮机进气后达到的出气温度。燃气轮机进口空气流量： 499t/h(温度15℃，相对湿度60%，大气压 力1.013X105Pa的状态下)，实际工作时进气温度30oC，相对湿度75%。通过计算可知空气的体积流量约为41.4万m3/h，为了尽量减少进气压力损失，我们根据设计标准不加挡水板，将空气流速控制在2.5m/s以下，此时气流不会将凝结水带出。选用某空调设备有限公司的套片式换热器，总迎风面积为46.44m2，实际空气流速为2.48m/ s。根据以下公式进行计算[2]： ε1=（t 1-t 2）/(t 1-t w1)=(1-e-β(1- γ))/(1-γe-β(1-γ)) (1) ε2=1-（t 2-t s2）/(t 1-t s1) (2) Q=G(h 1 -h 2 )=Wc(t w2 -t w1 ) (3) ξ=(h1-h 2)/(cp（t 1-t 2）) (4) K=1.163(1/37.313v y 0.453ξ0.583+1/213.084 ω0.8)-1 (5) β=KF/ξG cp (6) γ=ξG cp/Wc (7) 式中有关符合表示的含义在此省略。 在下面四种情况下分别计算所需制冷 量、水量、风阻、水阻力、出风干湿球温 度（表1）： 对照图1，表1第一列值的情况下，空气进气温度降至15℃，机组输出功率达到设计值的100%，即满负荷工作；第二列值，我们将进气处理至12.1℃，燃气轮机输出功率将达到设计值的102.2%；第三列值情况，燃气轮机输出功率也为设计值的102.2%，但水量约为第二列情况的一半，考虑输送管道也相应减小，使初投资费用降低；第四列值情况，进气温度更低为10 ℃，其输出功率将达到设计值的1 0 3.2%， 而投资比第三列情况略高。 四、结束语 通过以上计算可知，套片式换热器可很好的降低燃机进气温度，在高温季节为燃气发电厂增加出力。 参考文献 [1]南京汽轮电机(集团)有限责任公司PG6551B燃气轮机样本。 [2]空气调节设计手册，电子工业部第十设计研究院主编，中国建筑工业出版社，1995年11月第二版。 |
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