回热系统加热器存在不凝结气体和发生闪蒸一直是阻碍加热器提高安全运行水平的瓶颈问题,一方面因加热器结构复杂设备不严密进而空气等不可凝结气体漏入会严重削弱蒸汽凝结换热效果,另一方面加热器变工况运行压力突变易引发闪蒸问题,而由此形成的闪蒸型气液两相流动又会引发诸如冲刷腐蚀、流动加速腐蚀和振动噪声等更严重问题,将时时刻刻威胁加热器运行安全性。因此,本文首先采用数值模拟方法分别构建含不凝气体的蒸汽凝结和闪蒸数值模型对其内部特性进行细致研究,又模拟预测了加热器中气液两相流易腐蚀位置,模拟结果与实验数据及工程实际吻合良好,主要工作包括:对于不凝结气体存在于加热器壳侧而影响蒸汽凝结换热的问题,提出采用欧拉壁面液膜模型耦合组分输运模型进行求解,接着为充分满足工程应用精度要求,从网格模型和边界条件两方面分析进一步优化了模型设置,此后就不凝结气体的质量分数、入口温度和入口流速对含非凝性气体蒸汽凝结的影响规律进行详细分析。研究表明,随着不凝性气体质量分数增加液膜厚度逐渐减小,且当蒸汽入口掺杂5%的空气时凝结换热系数变化非常小,而当空气等不凝结气体的含量超过20%时,凝结传热系数快速下降最终趋于平稳;随入口温度从80℃增加至140℃,凝结壁面的液膜厚度也逐渐增大,然而冷凝传热系数随入口温度升高而减小;当入口流速v=5.5m/s时,最大液膜厚度是4.396e-4m,而当入口流速为v=1.5m/s时最大液膜厚度达到4.715e-4m,即液膜厚度随着入口流速的增大而减小。从而证明了组分输运结合欧拉壁面液膜模型的方法处理含不凝结气体的蒸汽凝结问题的可行性,也为改善不凝结气体对凝结换热影响提供参考。为获得能够准确反映加热器内闪蒸发生的内部特性,以疏水阀及附近管道简化模型为研究对象,因闪蒸相变属于非平衡热力学过程,传热传质剧烈且难收敛,这里采用非稳态计算方法。在此基础上深入分析了压力、汽化过热度、初始水温和初始水位高度对闪蒸的影响规律。结果表明:相比于低压入口来说,高压入口的闪蒸发生的更充分更明显;汽化过热度△T分别取5K、15K和30K进行模拟,发现汽化过热度越大,闪蒸发生的越快越剧烈;较高的初始温度为闪蒸汽泡的形成提供了相当好的外部条件,即初始温度越高导致闪蒸现象的可能性越大;初始水位高度的变化对闪蒸时温度降低的速率影响较小。为无闪蒸的加热器运行优化及结构设计提供指导思路。基于以上研究结果对简化加热器模型进行模拟,继续预测了加热器中含不凝结气体及发生闪蒸的主要作用位置,并结合电厂故障现场图分析由此形成的气液两相流对壳体及部件的冲刷腐蚀、流动加速腐蚀及振动噪音故障情况,进而提出解决以上问题的加热器结构优化策略和改进措施。为帮助电厂操作人员更及时准确地发现问题,将加热器常见故障发生时对应的特征参数变化汇总制表,并结合电厂SIS监测系统提出一套加热器性能诊断方案,以确保加热器能够安全经济地运行。