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濟性和穩(wěn)定性。淋水填料作為冷卻塔傳熱傳質的“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冷卻塔為典型的研究對象，在三維坐標空間的基礎上對冷卻塔內外空氣動力場，塔內淋水運動，塔內氣、水之間的熱質交換，以及塔內氣、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行湍流封閉，采用了“熱態(tài)模型”。 數(shù)值計算運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，用有限體積法構造差分格式，并運用SLMPLE方法對冷卻塔內流場和溫度場進行數(shù)值模擬。 計算結果顯示，本文所建立的逆流濕式自然通風冷卻塔塔內空氣流動和熱質傳遞的數(shù)學物理模型和計算方法是可行的、可靠的。 通過對計算結果的分析發(fā)現(xiàn)，塔內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，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，對冷卻塔填料進行改造。基于數(shù)值計算的結果，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)值計算分析側風對冷卻塔運行的影響，側風使冷卻塔的冷卻效果變差得主要原因是： 第一，側風破壞了冷卻塔進風口處的進風均勻性，在塔的背風面處催生氣流漩渦，從而減少了背風面處的進風，而且風速過大時還會出現(xiàn)穿堂風； 第二，由于側風的影響，填料底部進風面的空氣流結構會出現(xiàn)變化，產生多個氣流高溫區(qū)，這樣就使得填料下表面的空氣溫度增加，造成填料區(qū)熱質傳遞的減少，而最終使水滴溫度升高。改

5、造后的填料在側風的影響下，傳熱性能也會有所降低，其變化趨勢與水平填料相似。 通過室內模擬塔試驗臺，本文對數(shù)值模擬的結果進行試驗驗證，用密度傅式數(shù)相等作為動力相似準則。試驗結果表明，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，受側風的影響是類似的，這說明改造后的填料并不會因為側風而改變其有效性。 本課題的研究成果對冷卻塔的全