旁路蒸汽排放系統(tǒng)是火電站必不可少的安全保障系統(tǒng),其關鍵部件是減溫減壓裝置。早期的意大利電站采用“環(huán)形多級膨脹減溫裝置”,其原理是將旁路蒸汽通過6~8級“臨界膨脹”,并在中間某一級內噴水減溫,最終排入凝汽器。此類裝置結構比較復雜,尺寸過大。現代大型電站多已應用多級多孔節(jié)流分配集管裝置,但仍然采用噴水減溫和節(jié)流減壓原理。
最近,美國BDT公司研制了一種新型的旁路蒸汽排放裝置,用1根一級多孔節(jié)流分配集管取代了結構復雜的一級噴水降溫、二級節(jié)流減壓的三級減溫減壓裝置。該新型裝置的最大特點是:讓節(jié)流后仍具較高壓力的蒸汽在“受限空間”內膨脹消能,最后排入凝汽器。“受限空間”為扇形空間區(qū)域,由集管外表面與扇形檔板內表面作為界面。擺脫了“臨界膨脹”問題的束縛,因而使新型減溫減壓裝置的結構有限元分析變得簡單。
新型多孔節(jié)流分配集管的結構如圖1所示,節(jié)流孔沿軸向分3排按直線分布。集管軸向各節(jié)流孔的出口壓力為“受限空間”內集管外表面處的壓力,在軸向方向可視為相等。故當各節(jié)流孔進口處的靜壓相等時,各孔通過的流量將相等。而各節(jié)流孔進口處靜壓相等的條件為:集管內任意截面處的動壓(p=dv2i/2)等于流體從該截面處流至集管終端的沿程摩擦阻力損失工質在節(jié)流流動過程中,當節(jié)流孔出口背壓小于或等于臨界壓力時,節(jié)流孔出口壓力P2只能降為臨界壓力Pc,然后在背壓環(huán)境中膨脹。
對于過熱蒸汽k=1.3,Uc=0.546;對于干飽和蒸汽k=1.135,Uc=0.577。但當水蒸汽參數較高時,上述作為經驗數據的k值已不準確。
對于旁路蒸汽排放裝置,我國也進行了小孔節(jié)流原理性模型試驗,主要結論有:①驗證了氣動力學理論中關于小孔有較大降壓能力的診斷,即汽流通過小孔時存在著遠比一般噴嘴臨界壓力比Uc低的第二臨界壓力比U*,并且證實了當小孔壁厚與孔徑之比≤1時,U*≈0.27(過熱蒸汽)和U*≈0.30(飽和蒸汽)。②驗證了當實際壓力比小于或等于第二臨界壓力比U*時,仍可采用式(2)估算流經小孔的蒸汽流量,而且按此式計算的小孔流通面積大約有10%的余量。
當檔板受力而在x-y平面上發(fā)生純彎曲時,橫截面上最大應力emax(x)發(fā)生在離中性軸Zc最遠處,中性軸穿過檔板橫截面的形心C。在中性軸穿過的檔板的縱向(x向)中性層ab剖面上,既無拉應力,也無壓應力。檔板橫截面上離中性軸的極限距離,WZC為抗彎截面模量,M(x)為檔板任意橫截面上所受的彎矩。
檔板受力彎曲時,各橫截面上所受彎矩不同,故我們在計算整個檔板所受最大正應力時,應該考核彎矩值最大的橫截面,并據此建立檔板的正應力強度條件:而最大允許彎矩[e]為許用應力,對于碳鋼,其許用拉應力與許用壓應力相同。
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