白鶴灘水電站地下廠房通風空調(diào)熱態(tài)模型試驗研究.pdf

1、隨著傳統(tǒng)能源的日漸消耗，人類開始探索新的能源利用形式，水電以其可再生性和無污染性得到了人們的青睞。白鶴灘水電站是全球最大的在建地下水電站，地下洞室縱橫交錯、內(nèi)部設備布置復雜。地下廠房良好的通風空調(diào)方案和氣流組織形式是保證水電站機電設備正常運行和人員健康的基礎。論文利用相似模型試驗方法，對白鶴灘水電站地下廠房通風空調(diào)方案進行研究，研究內(nèi)容與研究成果具有重要工程實用價值和工程指導意義。本論文是國家自然科學基金資助面上項目（51178482）

2、“深埋地下式水電站熱濕環(huán)境形成機理與節(jié)能調(diào)控”的研究內(nèi)容之一。
　　首先，基于相似理論及阿基米德模型律，結合試驗場地的實際條件，選擇1/20的幾何比例尺，確定模型試驗相關參數(shù)比例尺。按照相關參數(shù)比例尺，制定了白鶴灘水電站地下主廠房及母線洞的模型試驗臺搭建方案，建立了模型試驗臺及試驗測試系統(tǒng)。
　　然后，對模型試驗臺進行了冷態(tài)和熱態(tài)工況運行調(diào)試，并對試驗臺做了進一步的改進和完善。根據(jù)模型試驗臺運行調(diào)試工作，探討了水電站地下廠房

3、通風空調(diào)模型試驗的主要問題和困難，并針對這些問題和困難，總結了提高地下水電站通風空調(diào)模型試驗準確性、可靠性以及減小試驗誤差的一些技術措施。1）受相似模型律的制約，模型試驗的風量和熱量比例尺一般非常小，導致模型的風量和發(fā)熱量也非常小。小風量及發(fā)熱量條件下的模型試驗中，通風管路的水力平衡問題、試驗臺圍護結構以及通風管路的傳熱問題以及送風溫度的精確控制問題是影響模型試驗結果準確性的關鍵問題。2）模型試驗中，送風方式采用“分系統(tǒng)、大管徑靜壓送風

4、”的方式，可滿足拱頂送風均勻性要求，解決送風管路的水力平衡問題；圍護結構采用導熱系數(shù)λ≤0.036w/m·k（厚度≥4cm）的保溫材料可使圍護結構的傳熱減小到誤差允許范圍內(nèi)；拱送風干管采用“外壁面敷設保溫材料+末端旁通風量”的方法，可減小傳熱溫差，滿足拱頂送風溫度一致性要求；發(fā)電機層以下各層夾墻埋管送風系統(tǒng)，采用“外壁面敷設保溫層+補償熱量或冷量”的方法可滿足引風和送風溫度一致性要求。本次模型試驗采取上述措施，取得了良好的效果，使試驗誤

5、差進一步減小，提高了模型試驗的準確性與可靠性。
　　最后，開展了白鶴灘水電站地下廠房通風空調(diào)熱態(tài)模型試驗。模型試驗主要包括三部分：1）發(fā)電機組全開、中間層和母線洞局部空調(diào)關閉條件下，研究滿足地下廠房溫、濕度要求的拱頂送風溫度，并分析均勻送風氣流組織方式的合理性。2）發(fā)電機組全開，開啟中間層和母線洞局部空調(diào)，探究滿足全廠房溫、濕度要求的拱頂送風溫度。并對照第一部分試驗結果，分析相同送風溫度條件下，局部空調(diào)對全廠房溫度場分布規(guī)律的影響

6、。3）開啟部分發(fā)電機組，只打開相應開啟機組的送風口，送風量與開啟機組數(shù)相匹配，研究發(fā)電機組部分運行時全廠房溫度場和速度場分布規(guī)律。
　　根據(jù)試驗結果分析，得到以下主要結論：1）采用拱頂均勻送風的氣流組織形式可使發(fā)電機層工作區(qū)速度場分布比較均勻，風速分布范圍為0.22～0.36m/s，滿足設計規(guī)范0.2～0.5m/s的要求。2）發(fā)電機組全開、關閉局部空調(diào)，拱頂送風溫度為20℃時，全廠房各空間溫度均能滿足設計要求，但此時發(fā)電機層工作區(qū)

7、平均溫度和母線洞平均排風溫度比設計溫度低得多，造成了局部區(qū)域冷量“浪費”。只改變送風溫度對全廠房溫度分布的影響是整體性的，對廠房局部空間溫度分布的調(diào)節(jié)作用很小。3）發(fā)電機組全開、開啟局部空調(diào)，拱頂送風溫度為21℃時，全廠房各空間溫度基本能滿足設計要求，僅蝸殼下層高于設計值0.3℃。局部空調(diào)對中間層和母線洞降溫效果最明顯。因此，送風溫度設為21℃，輔以局部空調(diào)是一種經(jīng)濟合理的設計方案。4）發(fā)電機組部分負荷運行，拱頂送風溫度為22.1℃時，