利用弯管测量流体流量的实验研究

作者:雷晶;郑春苗;李欣欣;张会;李勇 刊名:东北电力大学学报(自然科学版) 上传者:卡买尔古丽?海比不

【摘要】利用火力发电厂中循环水管道与凝汽器之间连接所形成的弯管,首先从弯管流量测量基本理论入手,分别用自由涡流理论和强制涡流理论,建立了循环水在弯管内流动过程中,弯管内外径的压力差与循环水流量之间关系的数学关系模型。其次,利用实验室实验确定循环水流量与弯管内外径之间压差的关系,实现了利用弯管对流体流量进行测量。

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0引言火力发电在我国的能源工业中占有主导地位,提高火电厂机组的热效率具有极其重要的意义。机组热效率的提高可以通过改善凝汽器的真空,增大机组的总烙降来实现’】。在机组的运行过程中,在循环水进水温度、机组的负荷、凝汽器的清洁度不变时,影响凝汽器的压力主要因素就是循环水流量。一方面,循环水流量增加,可降低凝汽器的压力,提高凝汽器的真空度,使机组的供电煤耗降低;另一方面,循环水量的增加,循环水泵的耗功也增加,供电煤耗率也增加’,31。分析凝汽器真空,研究循环水的经济度,实现循环水系统运行方式的合理调度,都是目前火电机组经济性研究的热点[’,,。论文研究火电机组循环水流量测量具有重要的理论和实际意义。文献【6]提出采用凝汽器热平衡方法来测量循环水流量。其基本原理是利用凝汽器中蒸汽的放热量等于循环水的吸热量。但实际运行过程中,进人凝汽器的蒸汽量及疏水量的测量精度不高,从而影响到循环水流量的准确测量。同时,文献【6]还提出利用循环水泵进出口始升来测量循环水流量。但实际上,由于循环水流量比较大、扬程小,循环水在循环水泵内的烩升很小,从而也影响到循环水流量的测量精度。孔板测量是一种比较成熟的测量方法。使用孔板检测件,其优点是不需要实验效验,使用方便。但在现场安装条件的限制不能满足前后直管段长度的要求,存在精度差的缺点,此外存在由于压损大导致运行费用高的缺点。涡轮流量测量方法,其压头损失小,量程大。但其结构复杂,造价高且性能稳定性差,还对工作环境要求严格,在生产现场难以接受t,]。本文利用火力发电厂中循环水管道与凝汽器之间连接所形成的弯管,首先从弯管流量测量基本理论人手,分别用自由涡流理论和强制涡流理论,建立了循环水在弯管内流动过程中,弯管内外径的压力差与循环水流量之间关系的数学关系模型。其次,利用实验室实验确定循环水流量与弯管内外径之间压差的关系,实现了利用弯管进行测量。第6期雷晶等:利用育管浏童流体流1的实脸研究1流体在弯管内流动的两种模型1.,自由涡流理论1.1.1方向向上弯管中流体的速度分布规律如图1所示,假设循环冷却水为不可压缩理想流体,在流线的点,沿主法线(径向)取一柱形流体微团。取曲率半径的方向为正方向,根据牛顿第二定律有)夯B一一/褚歼如图1沿向上弯流线法线方向上流体徽团的受力分析一。m忿找二一(p+如)叙+尸剐+占爪gcose(1)式中,占。为柱体质量,kg;如为柱体的运动速度,而,;R为流线的曲率半径,m;p为柱体上端面的压力,Pa;即为柱体微团上下端面压力差,Pa;翻为柱体微团的端面积,m,;g为重力加速度,“s,;0为重力与主法线正方向的夹角,rad。将式(1)中的枷和coso变型后整理得。。&砷双亏二即一娜尺g器犷一R丫犷一节胭式中,p为流体密度,k岁m,;胭为柱体微团的高度(径向长)取胭,O,则(2),m;&为柱体上下端面的高度差,m。解(3)在所有流线上的积分常数取同一数值的情况下.,对圆柱型流体微团上下端面列伯努利方程,得二+其+,二之上业户共鱼广Pg29Pg乙g(4)转化为对曲率半径R的微分形式,得去(丑二二.~Pg29一z)二0(5)结合式(3)和式(5),得(6)”一R一一一山一dR积分后得整理后得(7)clR一一式中,C为常数。可见,流体沿方向向上的弯管流动时,流速随曲率半径的增大而降低。2积分常数的确定方法在图2所示的垂直弯管中,取45。截面作为研究对象。在所有流线上的积分常数取同一数值的情况下[日,由伯努利方程可知,,务二二,2务(8)式中,p;为内侧点的压力,Pa;。1为内侧点的速度,耐“;‘为内外侧图2利用弯管特性测量

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