一种三段式回热系统疏水近T型管及设计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种三段式回热系统疏水近T型管，发明专利技术在热力系统疏水弯管处采用，第一段为入口直管段结构，入口直管段结构后连接第二段微叭型渐扩管段结构，入口直管段结构上设置有第三段双曲型出口管结构，微叭型渐扩管段结构的末端设置有能够拆卸的半球碗型蓄水封头，该结构代替传统碳素钢弯管结构，有效降低汽液两相流中离散滴对弯管的冲蚀动量，增强管道的使用寿命，提升机组运行的安全稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种三段式回热系统疏水近T型管及设计方法
本专利技术属于大型火力发电机组热力系统流动传输领域，具体涉及一种三段式回热系统疏水近T型管及设计方法。
技术介绍
当前大型热力发电厂系统设计时广泛采用回热循环，回热循环通过配置给水加热器来实现。给水加热器是提高热力发电厂经济性的重要设备。汽轮机的抽汽经过加热器管束加热给水及凝结水后冷凝将形成疏水。各级加热器的疏水由于工作压力不同依次逐级自流汇入下级加热中，最终汇集进入凝汽器。在加热器疏水自流管道中，通常设有疏水调节阀来保证各加热器水位的平衡关系。当前工程设计中，受制于疏水调节阀选型设计、安装及制造等因素，疏水在往下级高加流动的过程中，在疏水调节阀后会因为压力急剧下降而发生气化，形成气体和液体两相同时流动的现象。且目前受电力调峰等因素的影响，发电机组低部分负荷运行时，各级抽汽间压差减小，加热器疏水自流方式下的原动力减弱，更加容易出现汽液两相流的流动特征。当疏水调节阀后的疏水热力系统管道设置有弯管结构时，两相流中离散高速相由于惯性的原因无法改变流动方向，将直接冲击在弯管内壁面，将对会下游管道弯曲处造成明显的侵蚀冲击。由于疏水管道的通常选用造价经济的碳钢结构耐压等级较低，在两相流离散滴的冲击下，热力系统疏水弯管时常发生磨损甚至破裂的现象，危及机组的安全性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述不足，提供一种三段式回热系统疏水近T型管及设计方法，能够显著提高机组热力疏水系统稳定性，保障热力系统汽水循环品质，减少了因管道内工质发生相变致使疏水结构寿命缩短，进而危及机组运行安全，有益于提升机组运行安全性。为了达到上述目的，一种三段式回热系统疏水近T型管包括入口直管段结构，入口直管段结构后连接有微叭型渐扩管段结构，入口直管段结构上设置有双曲型出口管结构，双曲型出口管结构的入口朝向微叭型渐扩管段结构，口直管段结构的内管壁上设置有三角形微涡发生器，微叭型渐扩管段结构的末端设置有能够拆卸的半球碗型蓄水封头。三角形微涡发生器轴向与管道流动方向平行。三角形微涡发生器为若干三角形结构的微涡发生器，所有微涡发生器等角度布设在口直管段结构入口的内管壁上。半球碗型蓄水封头通过法兰安装在微叭型渐扩管段结构的末端。微叭型渐扩管段结构为喇叭形渐扩型结构。双曲型出口管结构的下部与入口直管段结构相贯区间为双曲型，双曲型出口管结构的上部管段由双曲线切线构成。半球碗型蓄水封头的直径大于微叭型渐扩管段结构末端的直径。球碗型蓄水封头与微叭型渐扩管段结构末端的过渡段呈阶跃形式。一种三段式回热系统疏水近T型管的设计方法，在入口直管段结构入口的内管壁上设置有三角形微涡发生器；根据入口直管段结构的尺寸和需求，设计微叭型渐扩管段结构的进出口面积缩放比、渐缩线缩放角以及渐扩线启始扩张位置，在微叭型渐扩管段结构的端部设计半球碗型蓄水封头，使半球碗型蓄水封头的直径大于微叭型渐扩管段结构末端的直径；在入口直管段结构的轴面上设计双曲型出口管结构，使双曲型出口管结构的下部与入口直管段结构相贯区间为双曲型，双曲型出口管结构的上部管段由双曲线切线构成。三角形微涡发生器中的微涡发生器为4～8个，微涡发生器迎风角范围为30°～60°；微叭型渐扩管段结构的渐扩线采用三次贝塞尔曲线；双曲型出口管结构的双曲线通过双曲线方程生成。与现有技术相比，本专利技术在热力系统疏水弯管处采用第一段为入口直管段结构，入口直管段结构后连接第二段微叭型渐扩管段结构，入口直管段结构上设置有第三段双曲型出口管结构，微叭型渐扩管段结构的末端设置有能够拆卸的半球碗型蓄水封头，代替传统碳素钢弯管结构，有效降低了汽液两相流中离散滴对弯管的冲蚀动量，增强了管道的使用寿命，提升了机组运行的安全稳定性。本专利技术的方法能够独立设计入口直管段结构、微叭型渐扩管段结构和双曲型出口管结构，从而组成三段式回热系统疏水近T型管，该三段式回热系统疏水近T型管结构能够有效改善疏水管道两相流的液滴对管道的冲蚀磨损，提高机组热力疏水系统稳定性，保障了热力系统汽水循环品质，进而使得机组的安全性得以提高。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术的主视图；图3为本专利技术的俯视图；图4为本专利技术的左视图；图5为本专利技术的剖面图；图6为本专利技术中球碗型蓄水封头的示意图；图7为本专利技术中三角形微涡发生器的示意图；其中，1、入口直管段结构；2、微叭型渐扩管段结构；3、双曲型出口管结构；4、三角形微涡发生器；5、半球碗型蓄水封头。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参见图1至图5，本专利技术包括入口直管段结构1，入口直管段结构1后连接有微叭型渐扩管段结构2，微叭型渐扩管段结构2为喇叭形渐扩型结构，入口直管段结构1上设置有双曲型出口管结构3，双曲型出口管结构3的入口朝向微叭型渐扩管段结构2，口直管段结构1的内管壁上设置有三角形微涡发生器4，微叭型渐扩管段结构2的末端设置有能够拆卸的半球碗型蓄水封头5。双曲型出口管结构3的下部与入口直管段结构1相贯区间为双曲型，双曲型出口管结构3的上部管段由双曲线切线构成。参见图6，半球碗型蓄水封头5通过法兰安装在微叭型渐扩管段结构2的末端。半球碗型蓄水封头5的直径大于微叭型渐扩管段结构2末端的直径。球碗型蓄水封头5与微叭型渐扩管段结构2末端的过渡段呈阶跃形式。参见图7，三角形微涡发生器4轴向与管道流动方向平行。三角形微涡发生器4为若干三角形结构的微涡发生器，所有微涡发生器等角度布设在口直管段结构1入口的内管壁上。本专利技术通过在传统的入口直管段结构1的内壁面设置三角形微涡发生器4，较大的离散滴结构撞击在微涡发生器后被拉伸、破碎、分离形成小的二次液滴及段塞-波形流、环状-波形流、环状-弥散流等回流涡，直接减弱离散相的初始冲击动量。其入口直管段结构1后连接有微叭型渐扩管段结构2，汽水两相流经渐扩管段后，连续相扩容离散相减速，进一步减弱了弯管处入射液滴的动能。同时，在管道末端增设了可拆卸不锈钢的半球碗型蓄水封头5，一方面通过只提升局部半球碗型封严堵头材料的性能来匹配入射液滴撞击力，避免了整体更换提升弯管材料带来的成本增加；另一方面，将半球碗型蓄水封头5设置为法兰安装可拆卸结构，保证了在极端恶劣工况下即使堵头被侵蚀失效，整的管道仍可满足安装维护的灵活性。此外，半球碗型蓄水封头5的直径大于微叭型渐扩管段的终端，同样是扩容结构，可以继续降低两相流体的冲击能量。最后，通过流场分析计算，对出口管道进行优化，采用双曲线型形成倾斜逆流三通结构，既保证了入口来流中的离散滴不会直接撞击在出口管道形成冲蚀区，同时也使得冲击封严堵头后处于涡旋回流区的离散滴以顺流形式进入到下游管道，进一步减小了离散滴的冲击动量，最终实现降低两相流离散滴对管道的冲蚀，保障热力系统运行安全性的目的。入口直管段处设置有三角形微涡发生器，涡发生器的轴向与管道流动方向平行并入口沿管道的圆周面周期本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三段式回热系统疏水近T型管，其特征在于，包括入口直管段结构(1)，入口直管段结构(1)后连接有微叭型渐扩管段结构(2)，入口直管段结构(1)上设置有双曲型出口管结构(3)，双曲型出口管结构(3)的入口朝向微叭型渐扩管段结构(2)，入口直管段结构(1)的内管壁上设置有三角形微涡发生器(4)，微叭型渐扩管段结构(2)的末端设置有能够拆卸的半球碗型蓄水封头(5)。/n

【技术特征摘要】
1.一种三段式回热系统疏水近T型管，其特征在于，包括入口直管段结构(1)，入口直管段结构(1)后连接有微叭型渐扩管段结构(2)，入口直管段结构(1)上设置有双曲型出口管结构(3)，双曲型出口管结构(3)的入口朝向微叭型渐扩管段结构(2)，入口直管段结构(1)的内管壁上设置有三角形微涡发生器(4)，微叭型渐扩管段结构(2)的末端设置有能够拆卸的半球碗型蓄水封头(5)。


2.根据权利要求1所述的一种三段式回热系统疏水近T型管，其特征在于，三角形微涡发生器(4)轴向与管道流动方向平行。


3.根据权利要求1所述的一种三段式回热系统疏水近T型管，其特征在于，三角形微涡发生器(4)为若干三角形结构的微涡发生器，所有微涡发生器等角度布设在口直管段结构(1)入口的内管壁上。


4.根据权利要求1所述的一种三段式回热系统疏水近T型管，其特征在于，半球碗型蓄水封头(5)通过法兰安装在微叭型渐扩管段结构(2)的末端。


5.根据权利要求1所述的一种三段式回热系统疏水近T型管，其特征在于，微叭型渐扩管段结构(2)为喇叭形渐扩型结构。


6.根据权利要求1所述的一种三段式回热系统疏水近T型管，其特征在于，双曲型出口管结构(3)的下部与入口直管段结构(1)相贯区间为双曲型，双曲型出口管结构(3)的上部管段由双曲线切线构成。

【专利技术属性】
技术研发人员：高庆，屈杰，居文平，朱蓬勃，
申请(专利权)人：西安西热节能技术有限公司，西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61