自然通風(fēng)逆流濕式冷卻塔空氣動力場的優(yōu)化研究.pdf

1、火力發(fā)電是我國電力能源生產(chǎn)的主體，而冷卻塔的冷卻性能直接影響到火電廠的安全、經(jīng)濟(jì)和穩(wěn)定運行，所以研究如何提高冷卻塔的冷卻性能具有重大的工程現(xiàn)實意義。 自從第一座冷卻塔建成以來至今已有百年的歷史，國內(nèi)外學(xué)者采用各種手段對冷卻塔內(nèi)的傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行了大量研究，并建立了不同類型的數(shù)學(xué)模型。為了提高塔的冷卻性能，眾多專家學(xué)者也已經(jīng)提出了許多行之有效的措施和方案，例如通過對填料以及對配水系統(tǒng)的合理布置，改變水和空氣的流動狀態(tài)，改變它們之間

2、的傳熱傳質(zhì)特性，從而提高冷卻塔的冷卻效率。但截止到目前為止，大部分人都是對配水區(qū)和填料區(qū)進(jìn)行材料和布置方面的優(yōu)化優(yōu)化，而作為配風(fēng)區(qū)的雨區(qū)，則很少有人關(guān)注。 作者在對塔內(nèi)空氣動力場進(jìn)行數(shù)值計算和模型試驗之后發(fā)現(xiàn)：環(huán)境冷空氣從冷卻塔進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入雨區(qū)，在向內(nèi)流動過程中，會與淋水發(fā)生傳熱傳質(zhì)，從而達(dá)到循環(huán)冷卻水在塔內(nèi)降溫冷卻的效果。但是由于塔內(nèi)換熱面上淋水密度和重量風(fēng)速存在不協(xié)調(diào)和不匹配的現(xiàn)象，所以導(dǎo)致塔內(nèi)某些區(qū)域換熱效果不好，冷卻效率較

3、低。 基于塔內(nèi)存在正常換熱區(qū)和弱換熱區(qū)這一現(xiàn)象，作者提出塔內(nèi)空氣動力場的優(yōu)化思想，并采用合理配風(fēng)的方法，使得塔內(nèi)淋水密度和重量風(fēng)速合理匹配，從而通過塔內(nèi)空氣溫度場、濕度場和冷卻水溫度場的合理耦合和優(yōu)化布置，提高冷卻塔內(nèi)弱換熱區(qū)的換熱冷卻性能，從而提高整個塔的冷卻效率。 在確定了這個節(jié)能優(yōu)化方向之后，作者首先利用CFD數(shù)值模擬軟件對此優(yōu)化方案進(jìn)行了預(yù)測性數(shù)值計算。先畫出冷卻塔的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，依據(jù)實際工況為網(wǎng)格定義了邊界條件，

4、將工程實際中引入弱換熱區(qū)的冷空氣轉(zhuǎn)化為數(shù)值計算網(wǎng)格的質(zhì)量、能量、動量、組分等附加源項，在對比計算了一系列工況之后發(fā)現(xiàn)：在進(jìn)塔水溫、淋水密度、環(huán)境條件等其他邊界條件都相同的情況下，優(yōu)化后的出塔水溫普遍比優(yōu)化前降低0.3℃左右，冷卻塔的相關(guān)性能參數(shù)如冷卻溫差、效率系數(shù)、冷卻數(shù)、散熱系數(shù)和散質(zhì)系數(shù)等都有不同程度的提高。 最后作者又利用現(xiàn)有冷卻塔模型試驗臺對優(yōu)化前后進(jìn)行了對比熱態(tài)試驗。試驗包括變循環(huán)水量、變進(jìn)塔水溫、變側(cè)風(fēng)風(fēng)速、優(yōu)化前后