喷水减温器模型优化方案

槽式DSG系统中的喷水减温器与常规火电厂中的喷水减温器基本是一样的，其基本工作原理都是利用喷水装置将雾化减温水直接喷入过热的蒸汽流，水滴从过热蒸汽流中吸热蒸发，从而使蒸汽的温度降低，达到调节过热气温的目的。

1.喷水减温器物理模型

喷水减温器可以简化为如图7.2所示的物理模型，根据其工作原理做如下假设：

图7.2　喷水减温器物理模型

sw、Hsw—减温水的流量和焓值；1s、H1s—过热区冷段出口工质流量和焓值；a、Ha—减温器出口工质流量和焓值

（1）减温器内工质只沿轴向做一维运动。

（2）进出口间各个截面上工质的物性参数分布均匀。

（3）减温器管道截面均匀无变化。

（4）在两相区，汽水均匀混合，且流速相同。

（5）由于喷水减温器工作过程中，壁面的传热量对其内部流动工质的温度影响很小，所以这里忽略减温器壁面与流体间的换热量。

（6）减温器管壁与外界环境之间绝热。

（7）忽略由于速度变化引起的动能和摩擦功。

（8）忽略沿程阻力损失。

2.喷水减温器数学模型

（1）质量平衡方程为

式中：sw为减温水的流量；1s为过热区冷段出口工质流量；a为减温器出口工质流量；Va为喷水减温器的容积；ρa为减温器出口蒸汽密度。

（2）能量平衡方程为

式中：Hsw为减温水比焓；H1s为过热区冷段出口工质比焓；Ha为减温器出口工质比焓。(www.xing528.com)

由于喷水减温器出口的蒸汽密度随着进口喷水量的变化而变化，所以需要建立减温器出口蒸汽密度ρa与减温器出口蒸汽流量a之间的函数关系，即

式中：Fa为减温器流道截面积；va为减温器出口蒸汽流速。

由式（7.6）可以得到减温器出口蒸汽流速va的表达式为

式中：ξ为修正系数；ρave为减温器进口处两相流的平均密度值。

减温器进口处两相流的平均密度ρave的计算式为

式中：ρsw、ρ1s分别为减温水和过热区冷段出口蒸汽密度。

整理式（7.6）～式（7.8）可得

把式（7.9）代入式（7.4），得

对式（7.10）应用的关系，得

由式（7.5）可得

将式（7.4）代入式（7.12）得

式（7.9）、式（7.11）和式（7.13）组成了以喷水减温器出口处蒸汽压力Pa和比焓Ha为输出变量的喷水减温器模型基本方程组。