熱工的案例
汽輪機熱工保護系統
第1節 汽機保護系統基本概念
1、熱工保護的概念及作用
隨著汽輪機組容量的不斷增大，蒸汽參數越來越高，熱力系統越來越復雜。為了提高機組的熱經濟性，汽輪機的級間間隙、袖封間隙都選擇得比較小。因汽輪機的旋轉速度很高，心機組啟動、運行或停機過程中，如果沒有按規定的要求操作控制，則很容易使汽輪機的轉動部件和靜止部件相互摩躍引起葉片損壞、大軸彎曲、報力瓦燒毀等嚴重事故．為了保證機組安全啟停和正常運行需對汽輪機組曲軸向位移、熱膨脹、差脹、轉速、振動、主軸偏心度等機械參數進行監視并對軸承溫度、油壓、真空、高加水位等熱工參數進行監視和異常保護．當被監視的參數在超過規定值(報警值)通過聲、光等報警信息提醒值班運行人員，及時向值班運行人員提供這些熱工參數變化的信息。在自動調節系統和聯動控制系統等自動處理熱工參數的異常時，運行值班人員還可以采取其他必要措施。只有當所有上述處理措施均失效，同時異常情況不斷發展甚至可能危及機組設備的安全時，自動保護系統的跳閘回路才使用最后的極端措施——保護裝置動低關閉主汽門，實行緊急停機，確保機組設備及人身的安全。保護、連鎖、程序控制的邏輯框圖符號及意義見下表：
2、熱工保護的特點
（1）熱工保護是保證設備及人身安全的最高手段
一個熱工保護系統大致可分成兩級：事故處理回路及跳閘回路。事故處理回路是以維持機組繼續運行不中斷為目的；跳閘回路則以保護設備及人身的安全為目的。
（2）熱工保護的操作指令擁有最高優先級
即在任何情況下，不允許人為干擾它的工作，更不允許在機組運行過程中切除或退出熱工保護系統。
（3）熱工保護系統必須與其他自動控制配合使用
在保護動作過程中，直接由專門的執行機構去獨立完成(例如：汽輪機超速或低真空引起跳閘停機)。一般在跳閘后還需通過聯動控制去完成一系列操作。
展開 流體力學分析軟件VirtualFlow，實現核反應堆熱工水力高效仿真
3 月 13 日，由中國核學會核反應堆熱工流體力學分會主辦，中核核反應堆熱工水力技術重點實驗室、上海積鼎信息科技有限公司、先進核能技術全國重點實驗室承辦的 “核反應堆熱工水力仿真技術前沿探索與實踐” 線上直播活動圓滿舉辦。本次活動聚焦核反應堆仿真領域的最新進展與挑戰，吸引了近300位行業專家及在校學生的關注。
中國核動力研究設計院反應堆工程研究所副所長、中國核學會核反應堆熱供流體力學分會的理事長 黃彥平 在致辭中指出，核能技術的迭代對流體仿真提出了更高要求，亟需在精度提升、計算效率優化及模型驗證等方面取得突破。國產流體仿真軟件的自主研發是打破技術壟斷的關鍵。黃總呼吁產學研各方需強化合作，通過資源共享與協同創新，共同攻克行業難題。
作為本次活動的承辦單位之一，積鼎科技研發中心總監符凱的報告《國產流體仿真軟件在核反應堆仿真中的應用》受到關注。積鼎科技深耕 CFD 領域多年，自主開發了通用流體仿真軟件 VirtualFlow在核反應堆仿真中展現出顯著優勢。
積鼎科技的仿真軟件可應用于核領域的多種堆型，包括壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等。在壓水堆中，軟件可模擬安注水過程、氫氣復合及燃燒、抑壓水池工作過程等；在鉛鉍/鈉冷快堆中，可進行金屬液體熱工水力計算、事故工況下自然對流計算等；在熔鹽堆中，實現了堆芯流量分配計算、熔鹽泄露凝固計算等關鍵場景的仿真。
技術優勢：
全代碼自主可控：該軟件安全可靠可控，經第三方評測顯示代碼自主率超過 95%。
全方位仿真能力：支持多相流、湍流、相變、傳熱等復雜物理模型，能夠精確模擬核反應堆中的流動傳熱傳質、多相流相變、可壓縮流體、多組分等問題。
應用場景覆蓋廣：軟件經過市場長期驗證，已積累的測試案例庫>1000個。
展開 雙層幕墻熱氣流流體動力學熱工模擬
雙層幕墻熱氣流流體動力學熱工模擬
煙囪效應，是指戶內空氣沿著有垂直坡度的空間向上升或下降，造成空氣加強對流的現象。煙囪效應的產生。在有共享中庭、豎向通風風道、樓梯間等具有類似煙囪特征——即從底部到頂部具有通暢的流通空間的建筑物、構筑物中，空氣（包括煙氣）靠密度差的作用，沿著通道很快進行擴散或排出建筑物的現象，即為煙囪效應。
在建筑設計中，利用熱壓差實現自然通風就是利用的“煙囪效應”原理它是利用熱空氣上升的原理，在建筑上部設排風口可將污濁的熱空氣從室內排出，而室外新鮮的冷空氣則從建筑底部被吸入。熱壓作用與進、出風口的高差和室內外的溫差有關，室內外溫差和進、出風口的高差越大，則熱壓作用越明顯。在建筑設計中，可利用建筑物內部貫穿多層的豎向空腔滿足進排風口的高差要求，并在頂部設置可以控制的開口，將建筑各層的熱空氣排出，達到自然通風的目的。與風壓式自然通風不同，熱壓式自然通風更能適應常變的外部風環境和不良的外部風環境。
雙層玻璃幕墻外層玻璃受太陽輻射熱作用下，熱通道內空氣被加熱，產生質量力形成自然熱氣流，這種現象就是“煙囪效應”。煙囪效應在雙層玻璃幕墻中的使用，還有效的阻擋了熱量的傳遞，降低建筑墻體的傳熱系數，達到了節約建筑能耗的作用。
本次模擬計算我們作以下的基本假設：
①穩定的外界環境條件；
②熱通道內的空氣為不可壓縮牛頓流體，并且滿足Boussinesq假設；
③不考慮玻璃壁面蓄熱；
④假定幕墻密封性能好，不考慮空氣漆透；
⑤常溫下幕墻材料特性與溫度無關；
⑥忽略室外風速的影響。
選用的計算模型：
①RNG k-ε湍流模型；
②DO熱輻射模型；
③太陽輻射模型。
計算結果：
文章來自微信公眾號CFD仿真
展開 焦爐熱修工崗位操作手冊
一、熱修工崗位職責
1、負責執行焦爐砌體維護制度，搞好焦爐砌體各部位的檢查、維修、填寫記錄和爐體檔案。
2、保持爐體和上升管承插口嚴密，延長爐體使用壽命。
3、保持爐體各處不漏水，遇有大雨時及時參加爐頂排水。
4、按規定進行爐口、爐門、爐墻料的檢查，如實記錄、反饋車間。
5、保持爐體不串漏，大煙囪不冒黑煙。
6、做好爐門的更換調節，保持爐門嚴密，達到無煙爐的標準。
7、保持崗位衛生區域達到文明生產標準。
二、熱修工崗位巡檢內容及要點
1、日巡檢路線及檢查內容
爐頂大面→上升管承插口→中間臺膨脹縫→爐頂排水→焦爐機側走臺（鐵板磚、排水）→推焦車（爐門、爐框、小爐頭）→焦爐焦側走臺（鐵板磚、排水）→攔焦車（爐門、爐框、小爐頭）→焦爐地下室（蓄熱室、廢氣開閉器、煙道）→總煙道
2、檢查焦爐砌體時應詳細記錄下列項目：
（1）炭化室的變形、蜂窩裂縫、熔洞渣蝕、漏氣及其它缺陷；
（2）炭化室過頂磚及底磚的狀態；
（3）保護板與爐頭磚之間的狀態；
（4）蓄熱室竄漏及格子磚完整情況
（5）蓄熱室封墻測溫孔、測壓孔及兩叉部周圍嚴密情況；
（6）立火道內噴嘴、斜道的情況和完整情況。
三、熱修工崗位日常操作及方法
（一）更換裝煤孔爐口
（1）在結焦末期進行，站在上風口。更換前關閉翻板，拉開上升管蓋，打開裝煤孔蓋，裝煤孔內放入接雜物的鐵盤，拆除舊爐口。
（2）將爐口處清掃干凈，鋪上泥漿，放入新爐口，爐口與爐口磚靠緊，找平，找正、使之稍低爐頂面，然后砌上蓋板磚，灌漿、抹泥。
（3）更換完畢后，取出鐵盤，蓋好爐蓋和上升管蓋，同時打開橋管翻板。
（4）做好現場衛生。
（二）更換看火孔底座磚
（1）在下降氣流進行，站在上風口。
展開 
【培訓通知】關于遠算科技聯合上海交通大學共同舉辦code_saturne 熱工水力及核電領域應用專題培訓通知
為普及和推廣高性能水力學軟件使用、培養高性流體力學專業人才，浙江遠算科技有限公司聯合上海交通大學將于2021年10月27日至29日舉辦code_saturne熱工水力及核電領域應用專題培訓課程，這也是遠算聯“走進高校”大型培訓活動的第一站。具體安排如下：
培訓對象
從事流體力學研究的科研院所和
高校教師、研究生、科研工作人員及相關企業工程師
培訓時間
2021年10月27日～29日
報名截止時間：
2021年10月27日
本次培訓名額有限，報名從速
。
換熱器設計軟件中的扛把子：ExDesigner
換熱器設計軟件（ExDesigner）是一款適用于通用性強、準確度高、界面友好、操作方便的換熱器專業設計工具，包含對U型立式和臥式換熱器的熱工計算、結構強度校核等功能，以GB150、GB151、熱工計算算法以及國際IF97工質庫作為設計支撐，實現對U型換熱器的數字化快速設計，提升U型換熱器的設計能力與效率。
功能特色
換熱器熱工計算
提供U形換熱器熱工設計參數可視化配置界面和熱工計算功能。支持用戶通過輸入界面配置U形換熱器換熱功率、管程流體類型、設計壓力、設計溫度、進出口溫度、流量、允許壓降等熱工參數；支持根據輸入參數完成熱平衡計算，并判斷設計參數是否滿足管/殼兩側熱平衡要求；支持自動計算出管/殼程傳熱系數、換熱管導熱熱阻，總傳熱熱阻，管殼兩側對數平均溫差，管程與殼程的平均熱流密度，換熱面積、換熱裕量等熱工關鍵參數，并自動生成換熱器熱工設計方案報告。
展開 多相流模擬仿真在核電領域的應用及展望
燃料元件性能評估：研究燃料元件在不同運行條件下的熱工性能，如燃料溫度、包殼溫度、冷卻劑溫度和流量等，預測燃料元件的燒毀率和壽命，為燃料元件的設計和改進提供指導。
蒸汽發生器設計：模擬蒸汽發生器內的汽水兩相流動和傳熱過程，優化蒸汽發生器的結構和參數，提高其傳熱效率和運行穩定性。例如，通過模擬蒸汽發生器內的汽水分離過程，改進汽水分離裝置的設計，減少蒸汽中的水滴攜帶，提高蒸汽品質。
（二）熱工水力分析
單通道熱工水力分析：對核反應堆單通道內的冷卻劑流動和傳熱進行模擬，分析通道內的溫度分布、壓力降和熱傳遞特性，評估通道的熱工性能和安全性。
多通道熱工水力分析：考慮核反應堆內多個并行通道之間的相互影響，如流量分配、溫度耦合等，研究多通道熱工水力現象，為核反應堆的熱工設計和運行提供更準確的預測。
圖 2 棒束通道流動換熱
?熱分層現象研究：在核反應堆的某些管道和設備中，由于冷熱流體的混合，可能會產生熱分層現象。多相流模型可用于模擬熱分層現象，分析其對管道應力、設備性能和安全的影響，為防止熱分層引起的熱疲勞和設備失效提供技術支持。
圖 3 管道熱分層模擬
（三）安全分析與評估
失水事故（LOCA）模擬：失水事故是核反應堆的一種嚴重事故工況，多相流模型可用于模擬失水事故過程中的冷卻劑流失、燃料元件暴露、蒸汽生成和壓力變化等現象，預測事故的發展趨勢和后果，為制定事故應急預案和安全措施提供依據。
圖 4 壓熱沖擊（PTS）分析
蒸汽發生器管束破裂事故分析：模擬蒸汽發生器管束破裂后的汽水兩相流動和傳熱過程，評估事故對核反應堆安全的影響，研究事故緩解措施和修復方案。
展開 流動與傳熱CFD分析小組
本小組成員均為清華大學流體流動與傳熱相關專業優秀博士及碩士研究生（已畢業及在讀），理論基礎扎實，且有相關實際工程經驗，熟練應用Fluent（CFD分析軟件）、Flowmaster（一維流體系統仿真軟件）、HTFS（換熱器設計軟件）等熱工軟件，旨在為企業提供熱工問題的分析與計算技術服務，諸如流動分析、傳熱計算、CFD模擬、換熱器熱工設計等，目前已完成課題：超臨界壓力流體在微細結構內的流動與換熱分析、超臨界壓力流體在多孔介質內的流動與傳熱分析、U型管換熱器CFD模擬、反應堆堆芯熱工水力問題的三維CFD模擬，結果均得到客戶認可與好評。有需要可通過以下方式與我們聯系：
E-mail: zhangyu_03@tsinghua.org.cn; maojie666@gmail.com
Tel: 13810987379 張
QQ：26057270
展開 新建焦爐如何快速達產？
（2）熱工局限
投產初期溫度調控很難，加熱制度調控頻繁，不可能保證均勻的目標溫度；要在10天不到9個循環的時間內，安全穩定的達到19h的結焦時間和熱工制度極其困難。
（3）操作素質
焦化廠的機車司機等人員外出培訓短，人員素質和力量相對薄弱。而同類企業第一套大容積焦爐投產大都是選拔優秀人員，最少培訓時問2個月，準備充足后才投產。
（4）設備限制
從煤場、裝煤、推焦、熄焦到輸焦全部是單套設備，整個系統設備配置廉價，并且備件還不到位，安裝調試時間短，投產后難以保證正常運行。
（5）日出爐數
投產初期受加熱、設備、操作等制約，計劃出爐數很難保證，造成丟爐丟產，難以達到較高的完成系數，制約達產指標的完成。
（6）單爐產量
投產初期單產基本從18一19噸開始，用較長時間摸索，才能達到20.5噸左右，摸索求進的過程過長或單產低于21噸，將難以實現達產指標。
2、采取措施：
超越自我，打破常規。審視以上常規和瓶頸，反思“不可能” 的原因，分析認為：一是因循守就，畏守成規，沒有考慮或沒敢考慮快速達產問題。二是傳統常規的理念、技術、經驗和做法束縛了人們的思想，制約了達產速度，不能快速達產。三是各單位在達產期間，側重考慮設備、操作問題，人為以達產時間為設備、操作、熱工等換取較為緩和的空間，削弱了人們的能動性和創造性。“快速達產影響爐體膨脹，影響焦爐壽命”這專業性的命題，是人們普遍對快速達產認識不一的焦點，是最大的常規和智障。這個命題解決不好，思想和行動就不能得到統一，也就不會有焦爐的快速達產。為此我們組織技術人員系統研究論證硅磚材料特性、焦爐加熱、膨脹的原理及達產過程等，形成了專項論證材料。
展開 兩場核工業盛會召開！VirtualFlow亮相助力核電CFD技術革新
金秋十月，北京迎來了兩場核電領域的年度盛會——“中國核學會核反應堆熱工流體力學分會第四屆學術年會”與“中核核能軟件與數字化反應堆工程技術研究中心學術年會暨數字核能2024技術論壇”。來自全國80余家科研院所、高校和企業的800余名專家學者齊聚一堂，共同探討我國反應堆熱工流體力學領域的新概念、新理論、新技術和新進展。
中國核學會核反應堆熱工流體力學分會第四屆學術年會
在這場學術盛宴中，CFD仿真技術成為各方關注的焦點。積鼎科技作為CFD仿真領域的引領者也受邀亮相此次盛會，其仿真工程師還在現場帶來了關于“冷凝回流過程仿真”的精彩報告。
報告通過生動的案例，從冷凝回流過程介紹、VirtualFlow壁面冷凝模型、仿真應用過程分析等方面進行了詳細介紹，充分展示了VirtualFlow在模擬復雜流體流動、傳熱現象方面的卓越能力，以及其在核電站設計、安全分析等方面所發揮的關鍵作用。
VirtualFlow在核電領域的創新實踐：
CFD仿真技術作為一種高效、準確的預測工具，能夠對核電站的流體流動、傳熱、反應堆物理、安全分析、系統模擬等各個方面的復雜現象進行精確重現。
VirtualFlow能夠全面覆蓋核電領域的各種仿真需求，包括流動傳熱傳質、多相流相變、可壓縮流體等復雜問題。在超臨界二氧化碳核能動力系統、氣冷堆、壓水堆、鉛鉍/鈉冷快堆、熔鹽堆等不同的堆型場景中，VirtualFlow都能進行精準的熱工水力計算，為核電站的安全運行提供有力保障。
流動傳熱傳質：流動傳熱傳質是核電站、核島、常規島、電氣系統及設備中最常見的物理現象。
展開 工商業100kW 215kWh風冷儲能柜熱仿真 Icepak模型 ￥80
<p>基于1P16S Pack，構建100kW 215kWh風冷儲能系統，采用Icepak進行熱仿真，tzr格式，下載后可直接運行出結果，購買后可技術交流。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202407/attachment/6a733b7cf84641ca886bba1271544a09.png" style="text-align: center">
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工商業100kW 215kWh液冷儲能柜熱仿真Icepak模型 ￥100
<div contenteditable="false" width="100%"><figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202412/attachment/37776b6d3392498c8207fb411b26d920.png" style="text-align: center"><img src="https://img.jishulink.com/202412/attachment/37776b6d3392498c8207fb411b26d920.png"></figure></div><p><span style="color: rgb(25, 27, 31); background-color: rgb(255, 255, 255);">基于1P48S Pack，構建100kW 215kWh液冷儲能系統，采用Icepak進行熱仿真，tzr格式，下載后可直接運行出結果，購買后可技術交流。</span></p>
展開 中科院研發成功750公斤推力發動機，未來或成航空發動機巨頭
從發動機參數可以看出，這款發動機會給高空遠程無人機使用，當然，個頭比全球鷹小
中科院熱工所的優勢就是，做事認真扎實，不缺人才，很多人學過發動機技術，挨個葉片挨個葉片的認真做實驗，而不是航空發動機集團熱衷的抄襲，放大縮小拼湊，這也使得熱工所航空發動機成效顯著，據說已經得到航天用戶訂單。
中科院研究團隊進一步開展了單級壓比11離心壓氣機設計及內部流動機理研究，探索了多分流葉片、串列葉輪、可控擴散葉輪等先進氣動設計方法，優化離心葉輪與擴壓器之間匹配關系，完成了單級壓比11壓氣機設計，數值計算獲得該壓氣機效率79%，綜合裕度15.9%，目前正在開展單級壓比11壓氣機試驗驗證。
而科曼奇的T800發動機兩級離心總增壓比15，平均一級增壓不到4，而熱工所這個設計，一級就干到11，真是當之無愧的世界先進水平。
中科院認真扎實的作風用在航空發動機上，很快就大見成效
零件很簡單，一點點做實驗，沒有搞不清的地方
除此之外，熱工所也追趕潮流，開發了激光增材制造發動機零件。
1．面向增材制造工藝的預旋流噴嘴優化設計技術
在對噴嘴的性能、功能等要求的充分調研基礎上，新技術實驗室從工藝、效率、成本及服役環境等多角度出發，明確其受載狀態，對噴嘴殼體原有的5個部件進行整體設計，并對一體化后的零件做了多種拓撲優化方案，選取滿足理論計算性能要求的3種優化結果。
噴嘴零件優化設計
2．高性能金屬構件激光選區熔化控形控性技術
開展航空發動機預旋流噴嘴激光選區熔化增材制造工藝設計，包含工藝路線規劃、工藝參數影響分析、工藝控形位姿設計、工藝支撐結構設計，并進行噴嘴零件的成形制造，驗證優化設計結構的可加工性。
展開 技術干貨 | 中國大型焦爐煉焦工藝技術優化與改進！
工藝技術指標如何界定，爐頂空間溫度、煉焦耗熱量、爐室掛結石墨以及部分熱工指標的測調，需要業內同行共同攻關、研究和探索。
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專業 ABAQUS 材料本構模型，鋼混結構研究利器！
涵蓋鋼鉸、鋼材及混凝土本構，包含熱工參數，適用于常溫、高溫及高溫后工況。由 CAE 鋼柱 — 結構工程工作室精心出品，模型帶有 CDP 受壓、受拉損傷因子。
如有需要可聯系CAE-2279。
優勢顯著：
避免繁雜與混亂：告別來源不明、多次轉手的模型表格。
精準實用：針對方、圓鋼管混凝土構件區分材料本構，契合實際研究。
抗震模擬無憂：含關鍵損傷因子，滿足抗震模擬需求。
界面友好：模型表格精心美化，交互便捷。
助力科研，選它就對了！
