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重庆大学
硕士学位论文
直接空冷凝汽器的设计优化研究
姓名:梁博
申请学位级别:硕士
专业:热能工程
指导教师:唐胜利
20070420
要摘目前在我国富煤缺水的中西部投运了多台能大量节约水资源的直接空冷机组,本文针对该种机组初投资大,煤耗高等劣势进行了设计优化研究。从三方面入手,首先是单目标的设计优化,鉴于空冷机组固定投资和运行费用两方面的因素,根据热力学和热经济学原理建立了以年度费用最小为目标的目标函数,除综合了年运行费用和投资费用,还考虑了残值、贴现率、工程经济服务年限和设备折旧率,对每项分别推导出了求解的公式。由于初始温差和空气侧流速的大小关系到空冷系统的造价和系统的运行费用,所以把这两者做为设计变量,得到的优化结果合理。随后对两设计变量和电价、煤价、设计气温五个参数进行了敏感性分析,研究它们对换热面积年折算费用、风机年折算费用、风机群年耗电费用、年煤耗费用和年度费用的影响程度,分析图显示选择的两个设计变量是合理的,两个经济性参数中电价的变化对优化结果影响很大,同时年度费用对设计气温变化反映灵敏,因此对电价和设计气温的估计要准确。另外还分析了环境温度变化对机组经济性的影响,结果显示环境温度变化对机组背压影响较大,温度升高背压也升高,又导致了热耗值增大,从而供电煤耗增加,增加了运行费用,这就需要合理的定出机组运行的最佳真空,通过调节风机运行来使其维持在最佳真空附近。其次对空冷凝汽器进行了多目标设计优化,重量是结构和几何尺寸的直接函数,而具体结构和尺寸的确定又与装置别的因素有关,凝汽器的有用功损失是由传热温差和压差引起的,这可以用单位传热量的总有用功损失费用来衡量,因此选取了最小重量和最小损失费用两个目标。选取翅片管间距、每排管子数、翅片距、每米翅片数、迎面风速和排汽压力为设计变量,将制造和运行的要求做为约束条件,用改进的非劣分类遗传算法獻进行了优化求解,优化结果真实可信,为以后建立更为复杂的多目标优化模型提供依据。真空是机组经济性的一个重要指标。研究机组运行时的真空变化情况可同时为运行优化和设计优化提供依据。由于空冷凝汽器真空体庞大,不可避免要漏入空气,本文分析了在漏空气情况下热负荷、管外污垢热阻、环境温度和空气流速等运行参数对真空变化速度的影响程度,结果显示在漏入空气量一定的情况下,前三者对真空的影响较大。最后对设计好的机组进行了变工况研究,研究运行热负荷,空气流速,环境温度和管外污垢变化对机组真空的影响。关键词:空冷凝汽器,优化设计,单目标,多目标,真空重庆大学硕士学位论文中文摘要
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;舶寺签字日期:州年‘月签字日期:二,昴嗽氯学位论文作者签名:酒学位论文版权使用授权书独创性声明弘。阥月岁日凇!D杲饷芎笫视帽臼谌ㄊ椤得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得重废太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本重庆太堂分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段学位论文作者签名:本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签字日期:本学位论文作者完全了解有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权可以将学位论文的全部或部保存、汇编学位论文。保密本学位论文属于不保密胫辉谏鲜鲆桓隼ê拍诖颉啊獭导师签
绪论课题背景我国能源资源种类多,煤炭资源丰富,油气资源明显不足,对进口的依赖程作为主要能源。核电也因为技术、燃料、燃料后处理等一系列问题使我国核电的广泛应用受到一定的限制,目前占总发电的份额仍是很低【俊量必须增加。开式循环水冷却机组,在水源缺乏的地区很难采用,加之取水费用失、排污损失,因此,湿冷塔运行有一定量的水损失,一般占全厂用水量的水,直接影响到能否建厂的问题【”。这样作为能大量节水的空冷技术就得到大力国产汽轮发电机组,于年投入运行,实现了我国大型空冷机组零的突破。电厂安装的槭潜砻媸侥骷浣涌绽湎低常堑耐度朐擞1曛髀我国淡水资源总量约诹⒎矫祝邮澜绲诹唬坏司试戳恐有.,不足世界人均的四分之一,属贫水衡,东南多,沿西北方向逐步递减;四季雨量也不均匀,北方地区汛期短,雨量大,开发、利用、储存极为困难,使得一年中有较长时间缺水。近年来我国北方降水量在减少,北方部分地区,已从周期性缺水变为终年缺水。我国现状是用水效率不高,特别是工业用水方面重复利用率低