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侧风对自然通风湿式冷却塔性能影响的数值研究

作　者: 董瑞
导　师: 陈庚
学　校: 北京交通大学
专　业: 工程热物理
关键词: 冷却塔数值计算空气动力场通风量挡风墙温度场侧风
分类号: TM621
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
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内容摘要

冷却塔是电厂冷端系统的主要设备之一,其热力性能直接关系到电站运行的经济性、稳定性和安全性。本文以某600MW火电机组的逆流式自然通风湿式冷却塔为例,分别对无风和各种不同的侧风速度下冷却塔的流动传热特性进行了数值计算,并且对该冷却塔进行了热力试验,通过试验数据对模型进行了验证,在步道上速度值最大误差为13.3%,温度值最大误差为0.4%,认为所选模型是合理的。计算结果表明,侧风的存在会破坏冷却塔周围流场的轴对称性,迎风面的速度要高于背风面。侧风使冷却塔外侧形成圆柱绕流的流场,并且使冷却塔出流偏向下游,降低冷却塔的抽吸能力,从而使进入冷却塔的空气量减小,在风速为7m／s时达到最小值,与无风时相比,是无风通风量的0.86,同时出口水温升高了2K左右。为了降低侧风对冷却塔的不利影响,本文在冷却塔进风口四周两垂直方向加四片挡风墙来提高冷却效率。在加挡风墙以后针对侧风对冷却塔的影响进行数值计算。计算结果表明,挡风墙破坏了冷却塔的圆柱绕流现象,使得在冷却塔两侧径向速度增大,增大了通风量。当挡风墙与侧风来流方向呈45°时,挡风墙使得冷却塔背风侧的进风面积增大,增大了冷却塔的通风量,在不同风速下,其增加最大百分比为4.8%。同时相对无墙时,出口水温降低了0.5K。在不同侧风速度下,两种方向时的冷却塔效率与无墙时相比,都有所增加,分别提高了5.8%和4.9%。本课题的研究成果对冷却塔的全面优化设计和改善冷却塔的冷却性能提供了一定的理论依据。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-19
  1.1 概述  10-12
  1.2 研究背景  12-13
  1.3 国内外研究现状  13-17
    1.3.1 冷却塔热力计算的研究现状  13-14
    1.3.2 冷却塔数学模型的研究现状  14-15
    1.3.3 冷却塔热力性能影响因素的研究现状  15-17
  1.4 本文研究内容  17-19
2 自然通风湿式冷却塔的数学模型  19-27
  2.1 离散相模型  19-21
    2.1.1 连续相(湿空气)控制方程  19
    2.1.2 离散相(水)控制方程  19-21
  2.2 湍流模型  21-22
  2.3 多孔介质模型  22-23
  2.4 浮力流动驱动  23-24
  2.5 阻力模型  24-26
    2.5.1 综合计算法  25
    2.5.2 分布计算法  25-26
  2.6 通风量的计算  26
  2.7 本章小结  26-27
3 自然通风湿式冷却塔流动与换热的数值模拟  27-48
  3.1 问题描述  27-29
    3.1.1 研究对象  27-28
    3.1.2 基本假设  28-29
  3.2 计算过程  29-30
    3.2.1 划分网格  29-30
    3.2.2 参数设置及边界条件确定  30
  3.3 模型验证  30-33
    3.3.1 气象参数及塔内装置  30-31
    3.3.2 试验仪器及设备  31-32
    3.3.3 试验方法及步骤  32
    3.3.4 模拟与试验结果对比  32-33
  3.4 计算结果与分析  33-46
    3.4.1 无侧风时的模拟结果与分析  33-37
    3.4.2 侧风对冷却塔流场的影响  37-42
    3.4.3 侧风对冷却塔温度场的影响  42-45
    3.4.4 侧风对自然通风湿式冷却塔性能的影响  45-46
  3.5 本章小结  46-48
4 有挡风墙时自然通风湿式冷却塔流动与换热的数值模拟  48-65
  4.1 问题描述  48
  4.2 计算过程  48-49
    4.2.1 网格划分  48-49
    4.2.2 物性条件及边界条件设置  49
  4.3 计算结果与分析  49-64
    4.3.1 与侧风垂直外置挡风墙对冷却塔流动与换热的数值模拟  49-56
    4.3.2 与侧风呈45°外置挡风墙对冷却塔流动与换热的数值模拟  56-62
    4.3.3 有挡风墙时对自然通风湿式冷却塔性能的影响  62-64
  4.4 本章小结  64-65
5 结论与展望  65-67
  5.1 结论  65-66
  5.2 展望  66-67
参考文献  67-70
作者简历  70-72
学位论文数据集  72

侧风对自然通风湿式冷却塔性能影响的数值研究

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