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凝汽器分布参数动态仿真模型研究

作　者: 吴鹏
导　师: 彭敏俊
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 核电站凝汽器建模仿真
分类号: TK264.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

凝汽器是核电站汽轮发电机组的主要设备之一，采用仿真手段研究核电站凝汽器的运行特性对于优化设计和运行、提高运行的安全性和经济性具有实际意义。建立高精度的凝汽器仿真模型，可以为开发高精度核电工程仿真机提供相应的技术支撑。该文以核电站中普遍采用的表面式凝汽器为研究对象，在了解凝汽器的构造和分析凝汽器流动与传热特性的基础之上，运用分布式热动力学的建模思想，考虑了不凝结气体对换热特性的影响，建立了凝汽器的动态数学模型。本文利用秦山核电厂凝汽器、元宝山电厂凝汽器以及平圩电厂凝汽器数据进行了稳态验证，相对误差在1%以内。在此基础之上，利用所建凝汽器模型对秦山核电厂凝汽器动态工况进行了仿真。通过利用Fortran程序进行编程仿真，获得了冷凝器在不同工况下的运行特性曲线。通过仿真计算，得到不同控制参数阶跃情况下凝汽器的动态响应，仿真结果与实验结果吻合良好。该模型可应用于实际仿真对象，可以反映凝汽器在任何工况下的动态特性。同时，该模型可作为工程仿真程序的一个基本设备模块。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状和发展趋势  10-12
  1.3 论文的研究方向和技术难题  12-15
    1.3.1 论文的研究方向  12-13
    1.3.2 技术难题  13-15
第2章凝汽器的基本理论及热力特性  15-21
  2.1 凝汽器的分类  15-16
  2.2 凝汽器的热力特性  16-18
    2.2.1 热力特性方程  17
    2.2.2 循环冷却水温度的变化  17-18
    2.2.3 对数平均温差  18
    2.2.4 传热端差  18
  2.3 冷凝器壳侧蒸汽流动阻力  18-19
  2.4 本章小结  19-21
第3章动态分布参数模型建立与仿真算法确定  21-43
  3.1 高精度仿真简介  21-23
    3.1.1 高精度仿真的必要性  21
    3.1.2 提高仿真精度的主要途径  21-22
    3.1.3 高精度仿真模型  22-23
  3.2 表面式凝汽器动态分布参数模型  23-36
    3.2.1 模型假设  23
    3.2.2 控制容积划分  23-24
    3.2.3 总换热系数计算公式的比较  24-30
    3.2.4 凝汽器壳侧基本控制方程  30-34
    3.2.5 冷凝器内部冷却水（管）基本控制方程  34
    3.2.6 热阱区基本控制方程  34-35
    3.2.7 节点界面的处理  35-36
  3.3 系统仿真中常用的仿真算法  36-38
    3.3.1 欧拉法和改进的欧拉法简单介绍  36-37
    3.3.2 二阶的龙格-库塔法  37
    3.3.3 线性多步仿真算法  37-38
  3.4 程序编写流程  38-41
    3.4.1 实时仿真计算方法  38-39
    3.4.2 凝汽器仿真计算程序编写流程  39-41
  3.5 本章小结  41-43
第4章冷凝器静态特性与动态特性仿真研究  43-51
  4.1 研究对象介绍  43
  4.2 静态特性分析  43-45
    4.2.1 静态计算结果与设计特性参数对比分析  43-44
    4.2.2 各控制容积参数分布  44-45
  4.3 动态特性分析  45-49
    4.3.1 循环冷却水温度阶跃变化对凝汽器特性参数的影响  45-46
    4.3.2 循环冷却水流量阶跃变化对凝汽器特性参数的影响  46-47
    4.3.3 汽轮机排汽负荷阶跃变化对凝汽器特性参数的影响  47-48
    4.3.4 凝汽器故障对凝汽器特性参数的影响  48
    4.3.5 动态求解结果与实验值的比较分析  48-49
  4.4 本章小结  49-51
第5章 SIMEXEC 平台凝汽器程序加载与调试  51-57
  5.1 仿真支撑软件 SIMEXECTM 平台介绍  51-52
  5.2 凝汽器程序加载与调试  52-56
    5.2.1 程序的加载  52-54
    5.2.2 程序的调试  54-56
  5.3 本章小结  56-57
结论  57-59
参考文献  59-65
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  65-67
致谢  67

凝汽器分布参数动态仿真模型研究

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