1 1 1 1
2 2 2周袁镇福, 吴骅鸣, 浦兴国, 洁, 桑如波, 李根银, 张永苗
(1. 浙江大学能源清洁利用不环境工程教育部重点实验室, 杭州 310027;
) 2. 北仑发电有限公司, 宁波 315800
摘要: 研究了通过测量阀前管道外壁面温度, 应用传热原理来估算阀门泄漏 的方法。通过现场试
验验证, 具有较好的准确度。梱查计算了壁温测量误差和环境风速对泄漏量计算的影响, 结果表明:
对准确度影响较小。进行环境风速测量有利于阀门泄漏量的精确计算。图 4 参 3
关键词: 动力机械工程; 电厂; 阀门; 内泄漏; 计算; 传热原理
中图分类号：文献标识码: T K 313 A
2 C a lc u la t ing M e tho d o f V a lve ’s Inne rL e a ka g e in
P ow e r P la n t
B a s e d o n He a t T ra ns fe r The o ry
实心锥形喷嘴1 1 1 1 2, 2,2,,YU A N Z h en g f u W U H u a m in g PU X in g g u o Z H OU J ie
2 2 22, 2,2S H A N G R u boL I G en g y in g Z H A N G Y on g m ia o
(() 1. , C lean E n e rgy an d E n v iro nm en t E n g in ee r in g
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K ey L ab o f M in ist ry o f E du ca t io n M O E Zh e jian g ), 310027, ; 2. . . , 315800, U n ive r sityH an gzho u C h in aB e ilu n Pow e r P lan t CoL tdN in gbo C h in a食品烤箱
: , 2 A b s t ra c tB y h ea t t ran sfe r th eo rya m e tho d to ca lcu la te th e in n e rleak age s o f va lve s w a s in t ro du ced b a sed
. 2o n th e m ea su red su rface tem p e ra tu re s o f p ip e sF ie ldte st re su lt s show ed th a t th e ca lcu la ted leak age s w e re . , co n sisten t w ith th e rea lityF u r th e rm o reth e in f lu en ce s o f tem p e ra tu re m ea su rem en t e r ro r an d am b ien t a ir
. 4 3.sp eed w e re a lso co n side red in th e ca lcu la t io nF ig s an d ref s
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为避免再热器在锅炉启动过程中过热损坏, 电样会使电厂经济性下降。特别
是主蒸汽管道上的疏
水阀泄漏造成的热损失将更大。疏水阀和旁路阀为厂热力系统中都设置有汽机低压旁路系统, 在汽轮
机投运前开启旁路阀, 使再热器内有蒸汽流通, 对管 , 长期泄漏会使阀芯、
阀座磨损, 直高压或中压阀门
壁进行冷却。当汽轮机正常运行时旁路阀关闭。若至损坏造成更大的经济
损失。在进行汽轮机热力试
验时, 若上述各阀门有泄漏时会使得汽轮机的热耗旁路阀关闭不严, 会造成
蒸汽泄漏, 影响机组的经济
量增加, 影响汽轮机热耗测量的准确性。因此, 在汽性。当蒸汽泄漏量达到主蒸汽流量的 2% 时, 将使得
1 轮机热耗试验时, 阀门泄漏量定为多大, 经常成为汽供电煤耗上升 4。在主蒸汽管道和再热蒸ƒgkW h
pva抛光轮机供应商不电厂争论的焦点。由于在旁路或疏水管汽管道上还装置有多个疏水管道。各疏水阀泄漏, 同
道中泄漏工质在管内的状 2 2
和保温层向外散热, 导致管壁温度升高。泄漏量越向温度梯度减小, 纵向导热热量更小。由于纵向导热 , 忽略不计对计算的准确性影响很小。保温热量很小大, 管壁温度越高。
层的导热系数比钢材小得多, 其纵向导热热量更本文应用传热原理, 研究了通过测量管道外壁 Q 5
小, 也可忽略。面的温度估算阀门泄漏量的方法。通过现场试验验
管内工质通过管壁和保温层以对流2导热2导热证, 具有较好的准确性。
2对流 4 种方式向外传热是一个连续过程, 忽略管壁 1 阀门泄漏量计算的原理和方法和保温层的纵向导
热后, 上述 4 种方式传递的热量当旁路阀或疏水阀有泄漏时, 管道内就有温度相等, 即 = = = 。由于工质对管壁的放热 Q Q 1 Q 2 Q 3
高于周围环境温度的蒸汽或水等工质流动, 管内流系数不工质流速成正比, 所以可以根据测量的疏水
阀前管道外壁温度、周围环境温度、管内流体的体就要通过管壁不管外的保温层向外散发热量。若 t2ta
压力和进口工质温度来近似计算管道的散热p t0 阀门泄漏量不变, 一段时间后传热过程趋于稳定, 散
热量, 从而计算管内流体的流动速度不流量, 即得阀发热量不管壁温度维持为一定值。其传热机理如图
门的泄漏量。1 所示。图中 > > > > , 分别为工质、管道内 tt1 t2 t3 ta 管道纵向温度梯度不大, 当所取计算控制体足壁、管道外壁、保温层外壁及
智能点菜系统环境空气的温度。热量
够短时, 壁面温度可取其平均值, 则管壁不保温层的沿径向从管内流体以对
流换热方式传递给管道内
散热近似为单层均质囿筒壁导热问题, 热量传递的壁, 然后以导热方式从内壁传递至管外壁, 再从以导 2 计算公式为: 热方式管外壁传递至保温层外壁, 最后以对流换热 2ΠkL ? t ()方式传递给周围空气。传递热量的大小不工质的温 1 Q = () ln d 2 d 1 ƒ度和流速有关。 ()式中k ——管壁或保温层的导热系数,W m ?K ƒ
——内外壁温度差, ?? t C
, , ——分别为管壁或保温层的内径、外 d 1 d 2 L
径不长度, m
对流换热传递热量计算公式为
N u k f()()F ? tW 2 Q = d eq
式中k f ——流体的导热系数,W ƒm ?K
——管道的当量直径, d eq m 2 ——换热面积, F m 图 1 传热机理——
包装箱制作传热温差, ?? t C F ig 1 H ea t t ran sfe r m ech an ism ——努谢尔特数N u () 由于沿工质流动方向图 1 中方向温度逐渐 y 工质为蒸汽或水时, 对管道内壁的传热为管内下降, 因此沿管壁和保温层纵向也存在导热热量传 2 受迫对流放热, 其努谢尔特数关系式:()递图 1 中的不。对管壁纵向温度梯度最大 Q 4 Q 5 层流时采用方程:H au sen 的主蒸汽疏水管进口段的壁温测试结果表明: 沿管() 0. 0688 d ƒL R eP r ()3 N u = 3. 66 + 2ƒ3道纵向的管壁导热热量很小, 在计算中可以忽略。如() 1 + 0. 04 d L R eP r ]ƒ某工况下, 主汽温度为538 ?距疏水管进口 2. 5, 湍流时采用 S iede r2T a te 方程: C m 0. 14 Λ不7. 5处的管壁温度测量值分别为 425 ?不337m C 0. 8 1ƒ3()4 N u = 0. 027R eP r Λw?。由于钢材的导热系数较大, 壁厚 11的钢管 Cmm 当阀门泄漏量较小时, 靠近阀门段管内工质降内外壁的温差仅 0. 1 ?左右, 取
钢管内外壁温度近 C 至饱和温度, 蒸汽开始凝结, 管内蒸汽不完全凝结时似相等。以进口处 5为一控制体进行计算, 由管壁m 3 平均努谢尔特数关系式为: 纵向导热而散发的热量为
= 0. 3640, 而总的放Q 4 W Αd0. 8 0. 43 R eP r 0. 012rv l N u = =热热量
为 = 425. 988, 仅为的 0. 085% 。 Q 3 W Q 4 Q 3 Κ l
沿疏水管轴向, 管壁的前后温度梯度逐渐减小。若管ΘΘll
算也采用迭代方法, 如图 3 所示。假定管道和保温层w d v ()R e= 6 v Κl 的外壁温和根据测试的环境空气温度、进口3 i , tt2 i ta 式中: Θl , Κl , P r l 分别为饱和水的密度、导热系数和工质参数 t、p 分别计算 Q 2 i、Q 3
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