凝汽器分布参数动态仿真模型研究
发布时间：2021-05-08 13:44
凝汽器是核电站汽轮发电机组的主要设备之一，采用仿真手段研究核电站凝汽器的运行特性对于优化设计和运行、提高运行的安全性和经济性具有实际意义。建立高精度的凝汽器仿真模型，可以为开发高精度核电工程仿真机提供相应的技术支撑。该文以核电站中普遍采用的表面式凝汽器为研究对象，在了解凝汽器的构造和分析凝汽器流动与传热特性的基础之上，运用分布式热动力学的建模思想，考虑了不凝结气体对换热特性的影响，建立了凝汽器的动态数学模型。本文利用秦山核电厂凝汽器、元宝山电厂凝汽器以及平圩电厂凝汽器数据进行了稳态验证，相对误差在1%以内。在此基础之上，利用所建凝汽器模型对秦山核电厂凝汽器动态工况进行了仿真。通过利用Fortran程序进行编程仿真，获得了冷凝器在不同工况下的运行特性曲线。通过仿真计算，得到不同控制参数阶跃情况下凝汽器的动态响应，仿真结果与实验结果吻合良好。该模型可应用于实际仿真对象，可以反映凝汽器在任何工况下的动态特性。同时，该模型可作为工程仿真程序的一个基本设备模块。
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状和发展趋势
1.3 论文的研究方向和技术难题
1.3.1 论文的研究方向
1.3.2 技术难题
第2章 凝汽器的基本理论及热力特性
2.1 凝汽器的分类
2.2 凝汽器的热力特性
2.2.1 热力特性方程
2.2.2 循环冷却水温度的变化
2.2.3 对数平均温差
2.2.4 传热端差
2.3 冷凝器壳侧蒸汽流动阻力
2.4 本章小结
第3章 动态分布参数模型建立与仿真算法确定
3.1 高精度仿真简介
3.1.1 高精度仿真的必要性
3.1.2 提高仿真精度的主要途径
3.1.3 高精度仿真模型
3.2 表面式凝汽器动态分布参数模型
3.2.1 模型假设
3.2.2 控制容积划分
3.2.3 总换热系数计算公式的比较
3.2.4 凝汽器壳侧基本控制方程
3.2.5 冷凝器内部冷却水（管）基本控制方程
3.2.6 热阱区基本控制方程
3.2.7 节点界面的处理
3.3 系统仿真中常用的仿真算法
3.3.1 欧拉法和改进的欧拉法简单介绍
3.3.2 二阶的龙格-库塔法
3.3.3 线性多步仿真算法
3.4 程序编写流程
3.4.1 实时仿真计算方法
3.4.2 凝汽器仿真计算程序编写流程
3.5 本章小结
第4章 冷凝器静态特性与动态特性仿真研究
4.1 研究对象介绍
4.2 静态特性分析
4.2.1 静态计算结果与设计特性参数对比分析
4.2.2 各控制容积参数分布
4.3 动态特性分析
4.3.1 循环冷却水温度阶跃变化对凝汽器特性参数的影响
4.3.2 循环冷却水流量阶跃变化对凝汽器特性参数的影响
4.3.3 汽轮机排汽负荷阶跃变化对凝汽器特性参数的影响
4.3.4 凝汽器故障对凝汽器特性参数的影响
4.3.5 动态求解结果与实验值的比较分析
4.4 本章小结
第5章 SIMEXEC 平台凝汽器程序加载与调试
5.1 仿真支撑软件 SIMEXECTM 平台介绍
5.2 凝汽器程序加载与调试
5.2.1 程序的加载
5.2.2 程序的调试
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分布参数模型的换热器瞬态仿真改进算法[J]. 张平,丁国良. 制冷学报. 2009(02)
[2]核动力装置冷凝器实时仿真[J]. 薛若军,田兆斐,赵强. 核动力工程. 2008(05)
[3]套管换热器近分相流动态分布参数模型的改进算法[J]. 刘焘,丁国良,张平,吴志刚. 上海交通大学学报. 2008(01)
[4]管壳式换热器壳侧湍流流动的数值模拟及实验研究[J]. 邓斌,陶文铨. 西安交通大学学报. 2003(09)
[5]换热器仿真动态数学模型计算方法比较[J]. 王惠军,老大中. 计算机仿真. 2003(07)
[6]管束阻力对凝汽器流动和传热性能的影响[J]. 黄兴华,王道连,王如竹. 上海交通大学学报. 2003(07)
[7]STAR-90模块式建模[J]. 陈永国. 燃气轮机技术. 2002(04)
[8]300MW核电汽轮机凝汽器动态过程的数值分析[J]. 李勇,张卫会,张欣刚. 核动力工程. 2002(04)
[9]电站凝汽器动态数学模型的研究与应用[J]. 崔凝,王兵树,马士英,孙志英,赵文升. 系统仿真学报. 2002(02)
[10]影响凝汽器传热性能的因素及对应措施[J]. 陈义申. 华东电力. 2000(11)
硕士论文
[1]某船蒸汽动力系统建模与仿真研究[D]. 熊巍.武汉理工大学 2008
[2]套管换热器与翅片管换热器的动态分布参数仿真[D]. 刘焘.上海交通大学 2008
本文编号：3175438
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状和发展趋势
1.3 论文的研究方向和技术难题
1.3.1 论文的研究方向
1.3.2 技术难题
第2章 凝汽器的基本理论及热力特性
2.1 凝汽器的分类
2.2 凝汽器的热力特性
2.2.1 热力特性方程
2.2.2 循环冷却水温度的变化
2.2.3 对数平均温差
2.2.4 传热端差
2.3 冷凝器壳侧蒸汽流动阻力
2.4 本章小结
第3章 动态分布参数模型建立与仿真算法确定
3.1 高精度仿真简介
3.1.1 高精度仿真的必要性
3.1.2 提高仿真精度的主要途径
3.1.3 高精度仿真模型
3.2 表面式凝汽器动态分布参数模型
3.2.1 模型假设
3.2.2 控制容积划分
3.2.3 总换热系数计算公式的比较
3.2.4 凝汽器壳侧基本控制方程
3.2.5 冷凝器内部冷却水（管）基本控制方程
3.2.6 热阱区基本控制方程
3.2.7 节点界面的处理
3.3 系统仿真中常用的仿真算法
3.3.1 欧拉法和改进的欧拉法简单介绍
3.3.2 二阶的龙格-库塔法
3.3.3 线性多步仿真算法
3.4 程序编写流程
3.4.1 实时仿真计算方法
3.4.2 凝汽器仿真计算程序编写流程
3.5 本章小结
第4章 冷凝器静态特性与动态特性仿真研究
4.1 研究对象介绍
4.2 静态特性分析
4.2.1 静态计算结果与设计特性参数对比分析
4.2.2 各控制容积参数分布
4.3 动态特性分析
4.3.1 循环冷却水温度阶跃变化对凝汽器特性参数的影响
4.3.2 循环冷却水流量阶跃变化对凝汽器特性参数的影响
4.3.3 汽轮机排汽负荷阶跃变化对凝汽器特性参数的影响
4.3.4 凝汽器故障对凝汽器特性参数的影响
4.3.5 动态求解结果与实验值的比较分析
4.4 本章小结
第5章 SIMEXEC 平台凝汽器程序加载与调试
5.1 仿真支撑软件 SIMEXECTM 平台介绍
5.2 凝汽器程序加载与调试
5.2.1 程序的加载
5.2.2 程序的调试
5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于分布参数模型的换热器瞬态仿真改进算法[J]. 张平,丁国良. 制冷学报. 2009(02)
[2]核动力装置冷凝器实时仿真[J]. 薛若军,田兆斐,赵强. 核动力工程. 2008(05)
[3]套管换热器近分相流动态分布参数模型的改进算法[J]. 刘焘,丁国良,张平,吴志刚. 上海交通大学学报. 2008(01)
[4]管壳式换热器壳侧湍流流动的数值模拟及实验研究[J]. 邓斌,陶文铨. 西安交通大学学报. 2003(09)
[5]换热器仿真动态数学模型计算方法比较[J]. 王惠军,老大中. 计算机仿真. 2003(07)
[6]管束阻力对凝汽器流动和传热性能的影响[J]. 黄兴华,王道连,王如竹. 上海交通大学学报. 2003(07)
[7]STAR-90模块式建模[J]. 陈永国. 燃气轮机技术. 2002(04)
[8]300MW核电汽轮机凝汽器动态过程的数值分析[J]. 李勇,张卫会,张欣刚. 核动力工程. 2002(04)
[9]电站凝汽器动态数学模型的研究与应用[J]. 崔凝,王兵树,马士英,孙志英,赵文升. 系统仿真学报. 2002(02)
[10]影响凝汽器传热性能的因素及对应措施[J]. 陈义申. 华东电力. 2000(11)
硕士论文
[1]某船蒸汽动力系统建模与仿真研究[D]. 熊巍.武汉理工大学 2008
[2]套管换热器与翅片管换热器的动态分布参数仿真[D]. 刘焘.上海交通大学 2008
本文编号：3175438
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