Évaluation dun générateur de vapeur à récupération de chaleur pour les centrales électriques à cycle combiné gaz/vapeur

Résumé La centrale électrique à cycle combiné se compose dun cycle de remplissage, dun cycle de remplissage et dun générateur de vapeur à récupération de chaleur (HRSG) comme systèmes intégrés. Lobjectif principal de ce travail est de prédire et danalyser le comportement de lécoulement des fluides dans le HRSG. Lanalyse du transfert de chaleur et de la perte de charge est effectuée à laide dun modèle de dynamique des fluides numérique (CFD). La capacité du modèle CFD à prédire les performances du transfert de chaleur et de la perte de charge des tubes à ailettes dans un écoulement transversal est analysée. Le HRSGS ayant un tube dentelé et une approche en régime permanent, avec un modèle de turbulence à deux équations, est utilisé pour examiner lécoulement des fluides ayant une variation du nombre de Reynolds de 5 000 à 30 000. Le nombre de Nusselt de lécoulement externe et la perte de charge globale prédits par le modèle CFD sont comparés à ceux prédits par des corrélations empiriques publiées.

Mots clés  Générateur de vapeur à récupération de chaleur · Tubes dentelés · Transfert de chaleur · Perte de charge · Centrales électriques à cycle combiné

Ce travail présente lanalyse comparative des tubes à ailettes segmentés hélicoïdalement en utilisant le transfert de chaleur et le modèle de perte de charge en utilisant loutil CFD pour léconomiseur. Trois tubes sont comparés les uns aux autres en fonction du nombre de Nusselt, de la perte de charge, de la différence de température et du coefficient global de transfert de chaleur pour linteraction du fluide. Leau sécoule à lintérieur des tubes et le gaz sécoule à lextérieur des tubes. Les tubes sont disposés dans une coque dans la direction horizontale tandis que les gaz de combustion peuvent sécouler verticalement. Linteraction des gaz de combustion et de leau dalimentation est observée et comment le tube dentelé perturbe la couche limite des gaz de combustion épaissie près des tubes. Lévaluation thermique a été analysée en utilisant les propriétés des tubes fluides et des matériaux des ailettes, la géométrie du tube et les conditions de fonctionnement. Le modèle théorique a été comparé au modèle simulé. La géométrie différente du tube est analysée avec différentes configurations telles que le tube plein, le tube à 27 segments et le tube à 30 segments. Ces évaluations sont basées sur différents nombres de Reynolds de 5 000 à 30 000 des gaz de combustion. Pour étudier et comparer les performances basées sur linstallation existante, le matériau utilisé pour le HRSG (économiseur) a été considéré comme similaire à celui actuellement utilisé dans le HRSG existant de la centrale électrique à cycle combiné de Delhi, en Inde. Le matériau du tube considéré dans la section économiseur du HRSG est détaillé. Les propriétés des fluides (gaz déchappement et eau) et les propriétés des matériaux sont tirées de Sharma et Singh.

Le modèle CFD utilisé dans cette simulation est un modèle de turbulence de chauffage visqueux évolutif et réalisable k-e.