排汽

能源用語。區別於排氣。排氣是指通過排氣管、排氣閥等排出氣體，比如廢氣等等。

利用計算流體軟體基於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值模擬，以便更加清晰地了解排汽通道的整體流場，並對排汽通道進行合理優化改造。

進口漩流在擴壓管內減速擴壓並實現從軸向到徑向的轉折，從擴壓管出口的上半部分流出的汽流在上半缸的空間內翻轉運動，隨後在排汽缸內形成渦繫結構，該結構造成流場混亂，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，造成出口截面后側壁上形成高速流區。

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，在排汽缸內形成的渦繫結構存在螺旋運動汽流，一直延伸並穿過喉部，造成喉部流場混亂，喉部出口中心區域大部分被低速流佔據，這與單獨對喉部模擬的結果有較大差異。計算結果表明，耦合流動模擬的排汽通道壓力損失約為單獨模擬各結構壓力損失之和的2倍；喉部出口截面的均勻係數約為單獨模擬計算時的0.9倍。這充分說明，耦合流動模型內部流動更加複雜，流場更加混亂，單獨對各個結構進行模擬不能反應排氣通道內的真實流場。

排汽通道內各部分的壓力損失佔總損失的比例。蝸殼部分的壓力損失最大，約佔總損失的50%，這是由汽流從擴壓管排出后翻轉流動形成渦繫結構造成的；環形擴壓管能實現較好地導流，喉部內汽流速度較小，所以這2部分的損失相對較小，分別約佔總損失的30%和20%。

由於排汽缸進口漩流的影響，排汽通道內流場呈現出一側速度高、另一側速度低的分佈。另外，耦合流動模型出口截面上最大速度分佈在喉部稜台擴散角的附近。凝汽器入口蒸汽速度分佈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化改造，使蒸汽流場趨於均勻，提高凝汽器的工作性能。

在不同的工況運行下，排汽通道進口條件變化很大，對下游流場產生較大的影響。以上結果是在100%機組負荷的工況下計算得來的。繼續對120%機組負荷和75%機組負荷的工況進行計算，並與100%機組負荷的工況進行對比，結果顯示，在原模型(未裝設拱頂導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，計算方法和優化措施能適用於不同的工況運行。

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值模擬，分析造成排汽通道出口流場分佈不均勻的原因，並給出了一種能夠改善排汽通道出口流場均勻性的導流裝置布置方案。

不同工況下排汽通道出口截面速度分佈趨勢大致相同，流場分佈極其不均勻，主要由速度在20m/s以 下 的靠近小汽輪機排汽的低速區、分佈在出口截面4個角的低速區以及靠近壁面處和中心處的高速區組成；不同工 況下速度在50m/s以下的區域占很大的比例。排汽通道出口汽流的不均勻性直接導致凝汽器進口處流場分佈不均勻，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，而且不凝結氣體會彙集在該區域，造成該區域的傳熱係數大幅度減小。因此，改善排汽通道出口流場的均勻性十分必要。

在導流環的作用下，排汽缸上半部的汽流首先經過90°的翻轉，然後隨著排汽缸缸體拱頂的轉向進入排汽缸下半部；排汽缸下半部的汽流直接經過翻轉完成汽流由軸向到徑向的轉變。排汽缸上半部的汽流經過翻轉后在通 道中形成通道漩渦，使該區域的速度降低。在導流環的影響下，排汽通道中心區域出現2對漩渦，漩渦的流向相反，並且2對漩渦對稱分佈；在靠近排汽缸缸體區域出現高速區。在導流環作用下產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域形成4個低速區，這些低速區的範圍並不是對稱分佈的，靠近小汽輪機排汽側的低速區範圍大於另一側。

排汽缸出口的2對低速漩渦依然存在，由於小汽輪機排汽的影響使漩渦發生偏轉並且產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，而排汽缸內汽流翻轉使排汽通道中心出現高速區；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延伸至排汽通道出口截面。

汽輪機排汽缸的結構、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生極大的影響。因此，為了提高機組運行的安全性與經濟性，對排汽通道 出口流場的優化改造勢在必行。

針對排汽通道出口流場分佈不均勻的問題，在排汽通道內加裝合理的導流裝置。由於排汽缸結構的限制，在排汽缸部分加裝導流裝置的難度較大，而凝汽器喉部內存在大量的支撐管，可以藉助支撐管的支撐來固定導流裝置，所以選擇在凝汽器喉部內加裝導流裝置。通過不斷的試驗來調整導流裝置的數量、大小、位置和安裝角度，從68次試驗中獲得了最佳形式的導流裝置。低壓側的變化趨勢與高壓側相同。

加裝導流裝置后，靠近小汽輪機排汽的低速區範圍減小，其他4個低速區基本消失；低速區的速度提高，速度在20m/s以下的區域基本消失，而速度在40m/s以上的區域佔到很大的比例；整個出口截面的平均速度提高，壁面高速區的範圍減小，中心處高速區範圍變小，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。

靜壓恢復係數和均勻性係數，加裝導流裝置后，總壓損失係數增大0.5%～2.5%，說明加裝導流裝置后並沒有引起過多的能量損失。加裝導流裝置后，靜壓恢復係數增大6.4%～8.8%，說明加裝導流裝置後排汽通道動能轉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，加裝導流裝置后，均勻性係數增大10.4%～13.4%。加裝導流 裝置后改善了凝汽器喉部出口流場的分佈情況，流場分佈趨於均勻化，有助於提升凝汽器的工作性能，提高凝汽器真空。