直接空冷式凝汽器翅片散熱器流動傳熱性能及單元流場特性研究.pdf

1、當今世界能源短缺的形勢日趨嚴重，而且能源的生產(chǎn)又必然受到經(jīng)濟與環(huán)保等因素的制約。直接空冷式凝汽器因為經(jīng)濟、環(huán)保、而且具有良好的換熱性能，所以在空冷電站系統(tǒng)中得到了越來越廣泛的應用。 翅片作為構成凝汽器換熱面的基本單元，其表面流動傳熱性能對凝汽器性能起決定性作用。在直接空冷翅片散熱器翅片上的傳熱過程中，翅片的導熱和空氣的對流換熱是相互耦合的，而這在以前的研究中忽略了。本文對直接空冷式凝汽器翅片散熱器的三維耦合對流傳熱過程進行系統(tǒng)的

2、數(shù)值模擬，并結合實驗研究分析、總結了凝汽器翅片散熱器的流動阻力和傳熱準則關系式，為工程設計提供了科學的依據(jù)。 另一方面，由于直接空冷電站凝汽器幾何結構和流場的復雜性等問題，使得實驗研究受到許多限制。而采用CFD軟件對其溫度場和流場進行數(shù)值模擬分析，可以清楚地了解直接空冷凝汽器內(nèi)部流場的壓力、溫度、速度等氣動熱力參數(shù)的分布和變化情況，優(yōu)化其幾何結構參數(shù)，縮短設計周期。 本文研究了不同迎面風速和翅片長度對翅片散熱器的傳熱和流

3、動性能的影響以及不同的橫風速度、風機轉速、環(huán)境溫度、風機葉片安裝角直接空冷對凝汽器單元空氣側流動性能的影響。研究結果表明： a.采用數(shù)值分析對直接空冷凝汽器翅片散熱器及進行模擬計算，計算結果與實驗結果吻合良好，證明數(shù)值分析方法在直接風冷凝汽器翅片散熱性能預測上是可行的； b.翅片扁管散熱器氣側換熱系數(shù)和流動阻力都隨著迎面風速的增大而增大；在同樣迎面風速下，隨著翅片長度的增加，翅片扁管散熱器的氣側換熱系數(shù)逐漸減少，流動阻力

4、逐漸增加。通過對模擬數(shù)據(jù)的回歸分析，得出翅片扁管散熱器的換熱無量綱準則關系式： Nu=3.272354(l/de)-0.243177·Re0.346902·Pr2.370178 公式適用范圍：40＜Re＜1800 c.橫風速度的增大、環(huán)境溫度的升高，對直接空冷凝汽器單元流場產(chǎn)生不利的影響。散熱器出口質量平均速度隨著橫風速度的增大和在額定轉速下，隨著環(huán)境溫度的升高均呈線性減少；風機葉片安裝角和風機轉速的增大，則對直

5、接空冷凝汽器流場產(chǎn)生有利的影響。散熱器出口質量平均速度隨著風機葉片安裝角和風機轉速的增大而分別呈二次曲線規(guī)律和對數(shù)曲線規(guī)律增大； d.基于單排管散熱器流動換熱實驗數(shù)據(jù)，對散熱器出口面積平均換熱系數(shù)作了分析。發(fā)現(xiàn)散熱器出口面積平均換熱系數(shù)隨風機轉速的增大呈對數(shù)曲線規(guī)律增大；隨著風機葉片安裝角的增大和環(huán)境溫度的升高而呈二次曲線規(guī)律增大；隨著橫風速度的增大而呈三次方曲線減少； 本文對直接空冷式凝汽器翅片散熱器流動傳熱性能及單元