Návrh konstrukční úpravy vstupní části elektrárenského výměníku pomocí numerických simulací proudění páry

Bc. Jan BÍLEK

Master's thesis

The inlet design of the heat exchanger based on the numerical simulation of the flowing steam

Abstract:

Tato práce se zabývá úpravou vstupní části vysokotlakého tepelného výměníku. Tepelný výměník je zařízení, které se využívá v elektrárnách a teplárnách ke zvýšení účinnosti tepelného oběhu celého systému. Funkce spočívá v předehřevu napájecí kondenzované vody, kterou ohřejeme ve výměníku pomocí odběrové páry z turbíny. Na základě zadání společností ŠKODA POWER, s.r.o. byl vytvořen zjednodušený model výměníku v preprocesoru Gambit 2.4. Pro simulaci proudění vodní páry byl využit výpočtový systém Fluent 6.3. Cílem práce bylo navrhnout konstrukční úpravy za účelem usměrnění proudu vodní páry a dosažení lepšího rozvodu páry po výměníku. Bylo navrženo několik variant usměrňovacích plechů a provedla se vhodná parametrizace nejpřínosnější varianty. Dále se snížila rychlost vstupující páry pomocí rozšíření vstupního potrubí. Všechny navržené konstrukční úpravy byly numericky testovány pro proudění vodní páry převážně na rotačně symetrických modelech a ve 3D modelech tepelného výměníku. V neposlední řadě jsou naznačeny kroky, kterými se může postupovat při dalším rozvíjení dané úlohy.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the construction of steam inlet of the heat exchanger. A heat exchanger is the equipment which is used to increase efficiency of heat transfer in power stations and in heating plants. The function of the heat exchanger is to preheat feed water with an extracted water vapour from a turbine. Based on the task, given by ŠKODA POWER, Ltd., we created a simplified model of the heat exchanger in the pre processor Gambit 2.4. For numerical simulation was used a computational system Fluent 6.3. The main aim of this thesis was to design modifications in order to direct the steam and to reach the better distribution of steam for the heat exchanger. It was projected several variants of rectifying plates and accomplished the most beneficial option of parameterization. Furthermore, there was invented the reduced rate of steam entering trough the inlet pipe extension. All design modifications were tested numerically for the flow of steam, mainly on the rotational symmetric models and 3D models of the heat exchanger. Last but not least, we indicated the possibilities that can be applied in further developing of this task.

Keywords

tepelný výměník, turbulentní proudění stlačitelné tekutiny, numerické simulace, vnitřní aerodynamika, vodní pára

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 5. 2011

Identifier: 41543

Thesis defence

• Date of defence: 23. 6. 2011
• Supervisor: Doc. Ing. Jan Vimmr, Ph.D.

University of West Bohemia

Faculty of Applied Sciences

Master programme / field:
Applied Sciences and Computer Engineering / Mechanics