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(dāng)今世界能源短缺的形勢日趨嚴(yán)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(yīng)用。 翅片作為構(gòu)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(dǎo)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(jìn)行系統(tǒng)的

2、數(shù)值模擬，并結(jié)合實驗研究分析、總結(jié)了凝汽器翅片散熱器的流動阻力和傳熱準(zhǔn)則關(guān)系式，為工程設(shè)計提供了科學(xué)的依據(jù)。 另一方面，由于直接空冷電站凝汽器幾何結(jié)構(gòu)和流場的復(fù)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(jìn)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(jié)構(gòu)參數(shù)，縮短設(shè)計周期。 本文研究了不同迎面風(fēng)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(fēng)速度、風(fēng)機轉(zhuǎn)速、環(huán)境溫度、風(fēng)機葉片安裝角直接空冷對凝汽器單元空氣側(cè)流動性能的影響。研究結(jié)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(jìn)行模擬計算，計算結(jié)果與實驗結(jié)果吻合良好，證明數(shù)值分析方法在直接風(fēng)冷凝汽器翅片散熱性能預(yù)測上是可行的； b.翅片扁管散熱器氣側(cè)換熱系數(shù)和流動阻力都隨著迎面風(fēng)速的增大而增大；在同樣迎面風(fēng)速下，隨著翅片長度的增加，翅片扁管散熱器的氣側(cè)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(zhǔn)則關(guān)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(fēng)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(zhì)量平均速度隨著橫風(fēng)速度的增大和在額定轉(zhuǎn)速下，隨著環(huán)境溫度的升高均呈線性減少；風(fēng)機葉片安裝角和風(fēng)機轉(zhuǎn)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(zhì)量平均速度隨著風(fēng)機葉片安裝角和風(fēng)機轉(zhuǎn)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(fēng)機轉(zhuǎn)速的增大呈對數(shù)曲線規(guī)律增大；隨著風(fēng)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(fēng)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