基于空氣動力場的逆流濕式冷卻塔填料優(yōu)化布置.pdf

1、冷卻水的冷卻過程是電力生產(chǎn)中一個十分重要的過程，研究冷卻水的溫降措施具有很重要的意義。在電廠中，凝汽器的低溫狀態(tài)是由冷卻水循環(huán)來保證的。冷卻塔性能的好壞在很大程度上影響電廠的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。淋水填料作為冷卻塔傳熱傳質(zhì)的“心臟部位”，其性能的好壞直接影響著冷卻塔效率的高低。 本文以雙曲型逆流式濕式自然通風(fēng)冷卻塔為典型的研究對象，在三維坐標(biāo)空間的基礎(chǔ)上對冷卻塔內(nèi)外空氣動力場，塔內(nèi)淋水運(yùn)動，塔內(nèi)氣、水之間的熱質(zhì)交換，以及塔內(nèi)氣、水阻力

2、建立控制方程，并采用k-ε湍流模型對控制方程進(jìn)行湍流封閉，采用了“熱態(tài)模型”。 數(shù)值計算運(yùn)用了流體動力計算軟件(CFD)，對計算區(qū)域采用六面體網(wǎng)格，用有限體積法構(gòu)造差分格式，并運(yùn)用SLMPLE方法對冷卻塔內(nèi)流場和溫度場進(jìn)行數(shù)值模擬。 計算結(jié)果顯示，本文所建立的逆流濕式自然通風(fēng)冷卻塔塔內(nèi)空氣流動和熱質(zhì)傳遞的數(shù)學(xué)物理模型和計算方法是可行的、可靠的。 通過對計算結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn)，塔內(nèi)水平布置的填料出口的大部分區(qū)域，空氣的

3、焓值、含濕量跟以水溫為準(zhǔn)的飽和值相比，還有明顯的差值，也就是說，在填料徑向的很大區(qū)域內(nèi)，填料的冷卻能力并沒有充分的發(fā)揮。所以本文提出填料布置空間優(yōu)化的概念，依此概念為基礎(chǔ)，對冷卻塔填料進(jìn)行改造?；跀?shù)值計算的結(jié)果，提出兩種填料空間優(yōu)化布置的方案：4＃填料和5＃填料。填料空間優(yōu)化布置后的冷卻塔總溫降有所增加，計算結(jié)果顯示：4＃填料冷卻塔的總溫降比改造前增加了0.639K，5＃填料冷卻塔的總溫降比改造前增加了0.455K。而且改造后，填料區(qū)

4、溫降在總溫降中所占的比重也有所增加。 通過數(shù)值計算分析側(cè)風(fēng)對冷卻塔運(yùn)行的影響，側(cè)風(fēng)使冷卻塔的冷卻效果變差得主要原因是： 第一，側(cè)風(fēng)破壞了冷卻塔進(jìn)風(fēng)口處的進(jìn)風(fēng)均勻性，在塔的背風(fēng)面處催生氣流漩渦，從而減少了背風(fēng)面處的進(jìn)風(fēng)，而且風(fēng)速過大時還會出現(xiàn)穿堂風(fēng)； 第二，由于側(cè)風(fēng)的影響，填料底部進(jìn)風(fēng)面的空氣流結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)變化，產(chǎn)生多個氣流高溫區(qū)，這樣就使得填料下表面的空氣溫度增加，造成填料區(qū)熱質(zhì)傳遞的減少，而最終使水滴溫度升高。改

5、造后的填料在側(cè)風(fēng)的影響下，傳熱性能也會有所降低，其變化趨勢與水平填料相似。 通過室內(nèi)模擬塔試驗臺，本文對數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行試驗驗證，用密度傅式數(shù)相等作為動力相似準(zhǔn)則。試驗結(jié)果表明，改造后的填料的冷卻效果要好于原填料，這與數(shù)值計算的結(jié)果一致。而且，隨著淋水量的增大，冷卻塔的溫差逐漸變小。改造后的填料和水平填料在冷卻效果方面，受側(cè)風(fēng)的影響是類似的，這說明改造后的填料并不會因為側(cè)風(fēng)而改變其有效性。 本課題的研究成果對冷卻塔的全