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受控条件下无压尾水洞引风过程的研究

作　者: 牛艳青
导　师: 余延顺
学　校: 南京理工大学
专　业: 供热供燃气通风及空调工程
关键词: 水—空气热湿交换 无压尾水洞引风 喷淋室 二次处理 水电站
分类号: TV731
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


能源是人类赖以生存的重要物质基础,水电属可再生能源,近50年来,我国水电站建设发展迅速,而水电站厂房通风已成为水电站建设中的一个必须重视的问题。利用无压尾水洞引风可以实现天然冷源在水电站通风空调中的应用,具有节能、环保和可再生的优点,是一个既节能又节省投资的天然冷源。目前有关无压尾水洞引风技术方面的研究主要是基于尾水洞长度较长、尾水洞出口空气参数接近对应尾水温度饱和状态,可直接用于电站厂房通风的前提下。而在实际水电站工程中,尾水洞长度通常较短,空气与尾水表面及洞壁面之间的接触时间有限而使空气在流经无压尾水洞时不能得到充分的热湿处理,使得经尾水洞处理后的空气不能满足电站厂房通风空调系统的送风要求,从而使无压尾水洞引风技术的应用范围收到了限制。因此,为提高该技术的适应性并拓展其应用范围,以实现具有无压尾水洞引风条件的电站通风空调系统“无冷机”运行,在本课题中提出在无压尾水洞长度有限条件下,根据电站厂房送风参数的控制要求,在尾水洞出口设二次喷淋处理装置对无压尾水洞引风参数进行有效控制,使经喷淋后的空气达到适合送风的状态点,提高了系统运行的经济性与适应性。根据目前水电站无压尾水洞引风技术的研究与应用现状,本课题主要研究受控条件下尾水洞引风热湿交换特性。首先分析在无压尾水洞沿程流动过程中空气参数的变化规律及各个因素对空气参数变化的影响,建立空气与尾水表面及洞壁面之间进行热湿交换的数学模型;应用建立的数学模型研究和分析无压尾水洞引风系统的热湿交换特性与热工参数的变化规律,预测无压尾水洞内沿程空气参数的分布规律;为满足工程应用需要,建立无压尾水洞引风过程的简化模型:其次对喷淋室内空气与水直接接触的热质交换过程进行分析,建立空气与水逆流直接接触的热质交换过程的数学模型,通过实验及模拟,分析喷淋过程的热湿处理特性:最后提出在无压尾水洞长度有限及送风参数受控条件下无压尾水洞引风过程的热工计算方法,为水电站无压尾水洞引风技术的应用提供技术指导与理论支持。无压尾水洞的利用有利于节能降耗和环保,本文的研究工作可以为水电站无压尾水洞引风技术的应用提供理论依据,具有工程实用价值。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
1 绪论  9-18
  1.1 我国电力能源现状  9-10
    1.1.1 电力需求增长过快  9
    1.1.2 供需矛盾突出  9-10
  1.2 我国电力能源发展趋势  10
  1.3 水电站采暖通风概述  10-11
  1.4 课题研究意义  11-13
  1.5 国内外研究与发展现状  13-17
    1.5.1 电站厂房通风方式  13-14
    1.5.2 无压尾水洞通风在工程中的应用  14
    1.5.3 国内外研究现状  14-16
    1.5.4 目前主要研究方法  16-17
  1.6 本文主要工作  17-18
2 有限长度无压尾水洞热湿交换的数学模型  18-33
  2.1 无压尾水洞引风过程的物理模型  18-20
  2.2 数学模型  20-25
    2.2.1 模型基本方程  20-24
    2.2.2 空气与壁面及水面的换热系数  24-25
  2.3 岩层原始温度及水温确定  25-28
    2.3.1 岩层原始温度  25
    2.3.2 尾水温度的确定  25-28
  2.4 方程离散及求解  28-31
    2.4.1 洞体岩层方程的离散化  29-30
    2.4.2 空气焓方程离散  30-31
    2.4.3 空气含湿量方程的离散  31
    2.4.4 边界条件  31
  2.5 模型的求解  31-32
  2.6 本章小结  32-33
3 无压尾水洞引风特性分析  33-49
  3.1 引风风速对引风过程的影响  35-38
  3.2 岩层特性对引风过程的影响  38-42
  3.3 尾水温度对引风特性的影响  42-45
  3.4 尾水洞长度对引风特性的影响  45-47
  3.5 本章小结  47-49
4 喷淋室模型  49-66
  4.1 喷淋室处理空气时发生的热质交换的特点  49-51
  4.2 喷淋室的简化模型  51-53
    4.2.1 喷淋简化条件  52
    4.2.2 基本方程的建立  52-53
  4.3 基本方程的求解  53-54
  4.4 传热及传质系数的确定  54
  4.5 影响喷淋室处理空气效果的主要因素  54-56
  4.6 实验验证  56-65
    4.6.1 喷淋系统和测试仪表简况  56-62
    4.6.2 实验方法  62
    4.6.3 测量结果整理  62-65
  4.7 本章小结  65-66
5 无压尾水洞引风热湿交换过程的简化模型  66-76
  5.1 无压尾水洞引风过程的简化分析  66-68
  5.2 无压尾水洞引风热湿交换过程的简化模型  68-71
    5.2.1 模型的简化假设  68
    5.2.2 无压尾水洞引风过程及简化模型  68-71
  5.3 简化模型与数值模型比较分析  71-73
  5.4 受控条件下无压尾水洞引风的热工计算方法  73-74
  5.5 本章小结  74-76
6 结论  76-77
致谢  77-78
参考文献  78-80
附录  80

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水能利用、水电站工程 > 水电站建筑与设备 > 水电站厂房
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