空调用封闭式冷却塔热工性能的动态仿真及实验研究

本文以作者研制的空调用封闭式冷却塔为研究对象，对冷却塔的传热传质过程进行了深入的理论分析和计算；在此基础上，建立了封闭式冷却塔的动态理论模型，利用该模型，对封闭式冷却塔的热工性能进行了动态仿真。建立了封闭式冷却塔的热工性能实验台，系统地研究了喷淋水量、空气流量、入口空气湿球温度等参数对冷却塔性能的影响。实验结果与理论计算结果相一致，验证了模型的可靠性。     

等效静风荷载下超大型冷却塔受力性能分析

首先概述了某超大型冷却塔群塔内外表面测压风洞试验结果,结合表面压力极值分布关系、多塔比例系数和风振系数描述了冷却塔等效风荷载作用特点。采用有限元计算方法,分析了冷却塔在重现期设计风速作用下内力及变形分布,验算了冷却塔筒体局部弹性稳定性。考虑冷却塔混凝土材料及几何非线性,初步探讨了冷却塔在静风荷载作用下的极限承载力。分析过程着重比较了内压效应、外表面极值荷载分布模式、端部效应、风剖面幂指数、多塔干扰效应对于冷却塔的影响。     

冷却塔支承结构有缺断时的整体应力分析

本文利用准循环矩阵方法计算了弹性地基上自然通风冷却塔在下部支承结构（支柱与环梁）有缺断时，下部结构的内力，利用脉冲函数模拟重新分布的集中力，对壳体进行了二次计算，在内力协调条件下，完成了结构整体的应力分析．体现这一方案的有限元程序（ＷＢＳ）对若干实例给出了合理的计算结果．     

双曲冷却塔子午线型对结构受力性能的影响

为优化双曲冷却塔的子午线型, 根据线型斜率对多座冷却塔的受力状态进行了对比分析, 探讨了子午线型对自重和风荷载效应的影响机理, 并据此对渡桥电厂实际圆锥线型的不合理性进行了解释。子午线型对冷却塔受力性能的影响主要集中在三个方面:局部线型的缺陷、直线段的存在以及整体线型的差异。局部线型的缺陷包括线型斜率的波动或跳跃, 会使局部内力恶化, 但通过线型略微调整即可消除。直线段的存在将使风荷载作用下子午向轴力在线型转变位置发生跳跃后再沿直线持续向下积聚, 此影响与直线段的长度以及斜率有关, 并非总是不利的, 适当的直线段甚至会产生优于双曲线的受力性能。另外, 风荷载作用下直线段内的环向轴力幅值会有所增加, 故需要对局部稳定BSS检算格外注意。     

#1机组冷却塔及凝汽器技术改造效果与经济性研究

为了摆脱冷却塔存在淋水不畅、填料脱落问题和凝汽器则存在铜管泄漏量增加、管材传热系数下降和技术缺陷而造成的机组煤耗增加，效率降低的状况，对冷却塔和凝汽器进行改造。通过对冷却塔的填料层布置和凝汽器的换热效率进行分析，提出对冷却塔的填料进行更换、增大拉杆直径和有效单位面积拉杆数量的技术改造方案和对凝汽器内部重新设计和将换热管更换为TP316L光管不锈钢管。经过改进后，使汽轮机真空值升高，循环水温下降，机组运行的经济性有了提高，达到了节能降耗的目的。     

基于反应谱方法的双曲冷却塔地震响应特征分析

为明确冷却塔结构的振型特征、不同振型在地震响应中贡献及地震内力环向分布特点,便于冷却塔结构设计,以某大型双曲冷却塔为例,在动力特性分析基础上采用反应谱方法进行地震响应计算,并与其它荷载作用下内力进行对比。研究表明,冷却塔振型可据其形状、方向分为环向与子午向谐波耦合振型、侧向弯曲振型、竖向伸缩振型及竖向扭转振型4类。第1类振型为冷却塔主振型;水平、竖向地震响应贡献分别来自第2、3类振型,第1、4类振型对地震作用均无贡献。侧弯振型的截面变形特征决定水平地震作用下塔筒内力在环向呈正弦或余弦分布。无论水平或竖向地震作用,塔筒中主要产生双向轴力,在下支柱主要产生轴力及弯矩,且水平地震作用产生的内力远大于竖向地震。较其它荷载作用效应,地震作用对塔筒的关键效应为塔筒中下区段内子午向拉力及塔筒顶端0.2HS范围内环向拉力,且地震效应对下支柱影响明显大于对塔筒影响。     

考虑土-结构动力相互作用的冷却塔地震响应分析

大型高耸钢筋混凝土冷却塔属于典型的风敏感型结构,近年来在地震、飞机撞击、爆破等极端外部作用下动力响应研究也得到了工程界的广泛关注。土-结构动力相互作用效应(Soil Structure Interaction,SSI)对于大坝、桥梁等类型工程结构地震响应的影响研究成果较为丰富,而对冷却塔结构体系的影响程度方面很少涉及。依据弹性波动理论结合有限单元法,建立和推导了考虑土-结构动力相互作用的三维黏弹性人工边界模型和公式,并通过半空间自由场模型验证该地震动输入方法的准确性。以国内实际工程项目——某火电厂大型冷却塔为研究背景,以通用有限元程序ANSYS为平台,分别建立了冷却塔刚性地基模型、无质量地基模型和黏弹性人工边界模型,开展模态分析及弹性时程分析,研究不同计算模型相应的动力特性及内力变化,探讨了土-结构动力相互作用的影响规律。研究结果表明:考虑刚性地基,冷却塔结构体系自振频率分布十分密集,绝大多数振型为环向谐波和子午向谐波组合的局部振型;考虑弹性地基后,结构的自振频率略有降低,整体振型较早出现。通过时程分析可知,采用黏弹性人工边界模型,考虑无限地基辐射阻尼效应,与刚性地基模型相比,塔筒的绝对加速度最大值降低43.4%,塔筒沿子午向弯矩轴力幅值降低约50%,而环向内力却均显著提高,X支柱内力幅值降低约20%~50%.因此,在进行冷却塔地震响应分析时,土-结构动力相互作用的影响不可忽视。     

空调用封闭式冷却塔的研究

本文介绍了一种新型空调用冷却设备－封闭式冷却塔，及其工作原理和特点，在理论分析和实验研究的基础上，根据传热传质的特点，运用微积分理论，建立了冷却塔的数学模型；进而利用该模型探讨了入口空气湿球温度等因素对其性能的影响。最后，对理论计算值与实测值进行了分析比较，结果表明，理论计算值与实测值十分吻合。     

预应力钢屋架内力与拉索刚度的显式关系及敏度分析

本文讨论了拉索式预应力钢屋架内力计算的一般理论。给出了屋架内力与拉索刚度参数的显式关系，并且就拉索刚度对屋架内力的影响进行了敏度分析，为拉索式预应力钢屋架机理分析和结构新体系的开发奠定了理论基础。     

外粘碳纤维布法在冷却塔加固中的应用

冷却塔是电厂重要生产设备之一,随着时间的推移,病害和相关缺陷日益增多,必须进行适当的加固与维护,才能确保整个电厂的安全生产。本文通过对某冷却塔的计算分析与检测鉴定结果采用外粘碳纤维布方式进行加固,有效解决了冷却塔承载能力不足的问题。     

超大型冷却塔风致倒塌全过程数值仿真与受力性能分析

历史上强风作用下大型冷却塔风毁事件多次发生,现有研究关注的重点大多为风致塔筒局部强度超限或失稳破坏,均忽略了由局部损坏引发的整体连续倒塌破坏的后续现象,且难以揭示大型冷却塔风致倒塌过程及作用机制。鉴于此,基于计算流体动力学（CFD）与显式动力分析算法（LS-DYNA）技术提出了大型冷却塔风致倒塌全过程数值仿真模拟方法,并以山西潞安电厂世界最高220 m超大型冷却塔为例,建立了考虑材料非线性塔筒-支柱三维有限元模型,并分析了结构动力特性;基于显示动力时程分析方法,加载基于CFD获得的塔筒三维平均风压进行拟动力分析,数值再现了超大型冷却塔风致倒塌全过程;研究了塔筒应力分布变化规律与倒塌全过程的扭曲变形姿态等特征,提炼出冷却塔风致倒塌的受力特点与作用机制,并讨论了单元失效参数的影响。结果验证了该文数值方法可以有效模拟超大型冷却塔风致倒塌全过程;其倒塌过程始于塔筒喉部迎风面大变形,并在两侧30°范围内呈现褶皱现象,最终因变形不协调而相互牵扯垮塌。研究表明,强风致超大型冷却塔倒塌受力机制可划分为弯拱机制与悬绞线机制,材料模型的单元失效参数对于超大型冷却塔风致倒塌的影响不可忽略。     

竖向切缝在高大冷却塔拆除爆破中的作用

介绍了广东省茂名市某热电厂1座123.2m高冷却塔的爆破拆除。通过竖向切缝,用以减弱塔身的整体刚性,加大其失稳条件,促使塔体倾倒和加强解体破碎效果。对冷却塔爆破切口和竖向切缝进行了爆破设计,对冷却塔的倒塌过程进行了数值模拟与结果分析。工程实践表明,切口上部的竖向切缝对冷却塔的加速倒塌、减小振动和控制爆堆范围等方面都有一定的作用。本工程提供的经验可供类似工程参考。     

渡桥电厂冷却塔倒塌的塔型因素分析

针对渡桥电厂冷却塔倒塌原因中的塔型因素,建立与之同壁厚、同高度、同筒底直径和相同人字柱的双曲线型冷却塔,分析两者动力特性的差别,比较自重、规范平均风荷载和风洞试验脉动风荷载作用下响应的差异。研究表明:渡桥冷却塔比双曲线型冷却塔的基频低30%;风荷载作用下渡桥冷却塔的径向位移比双曲线型冷却塔大很多,壳体扭曲程度较大;渡桥冷却塔迎风面的子午向薄膜力随塔高减小而迅速增大,最大拉力比双曲线型冷却塔大40%以上。渡桥冷却塔的塔型不如双曲线型合理,塔型不合理是构成渡桥电厂冷却塔倒塌的一个因素。     

The ice bank cooling system with positive ventilationLe systéme frigorifique à accumulation de glace avec ventilation par convection forcée

A system which positively directs cooling air through containers of perishable fresh vegetables increased the cooling rate to the extent that some vegetables in bulk bins could be cooled in one eighth of the time taken without positive ventilation. In cardboard boxes, produce could be cooled seven times more quickly. The resultant increase in the cooling load was met by a cooling tower using chilled water from an ice bank, to cool the air with minimal dehydration. Vegetables cool quickly in this way and maintain freshness. So far, there are eight experimental and commercial stores in the United Kingdom using this system.     

考虑内部构件影响的超大型冷却塔内压系数研究

对具有不同内部构件的超大型双曲冷却塔的内表面平均风压进行了CFD数值模拟。在计算流体动力学软件基础上进行二次开发,通过采用施加源项的方法,实现了对超大型冷却塔空塔及有十字挡板、填料及雨区阻力时的内表面平均风压分布的模拟;研究了冷却塔内部各主要构件对冷却塔内压的影响,得到了各工况下塔内外的绕流特性以及不同高度截面的内表面平均压力系数,并从机理上分析了内压曲线分布特性;研究结果与规范及试验结果吻合良好,指出了我国规范对内表面压力系数的取值不完善之处,得到了内压的建议取值,为超大型冷却塔的设计提供参考依据     

The ice bank cooling system with positive ventilation

A system which positively directs cooling air through containers of perishable fresh vegetables increased the cooling rate to the extent that some vegetables in bulk bins could be cooled in one eighth of the time taken without positive ventilation. In cardboard boxes, produce could be cooled seven times more quickly. The resultant increase in the cooling load was met by a cooling tower using chilled water from an ice bank, to cool the air with minimal dehydration. Vegetables cool quickly in this way and maintain freshness. So far, there are eight experimental and commercial stores in the United Kingdom using this system.     

冷却塔在高卸荷槽切口下爆破拆除振动数值分析

为了研究复合切口高卸荷槽对冷却塔倒塌触地振动的影响,运用动力学原理,采用ANSYS整体式建立冷却塔复合切口高卸荷槽和常规切口两种有限元模型,利用LS-DYNA对两种有限元模型进行数值求解,得到了冷却塔爆破拆除动态倒塌过程和地面质点塌落振动规律。结果分析表明:复合切口高卸荷槽能够有效减小塌落振动、改变冷却塔倒塌状态和缩短倒塌时间。数值模拟结果与实测结果相吻合。     

不同四塔组合形式对特大型冷却塔局部非高斯风压分布影响研究

非高斯脉动风压是引起冷却塔局部风荷载过大的重要因素之一,群塔干扰会显著改变冷却塔表面风压非高斯分布模式。四塔组合是火/核电厂冷却塔群最常见的组合形式之一,以在建世界最高冷却塔（220 m）为研究对象,针对工程中最典型的串列、矩形、菱形、L形和斜L形五种四塔方案进行刚体测压风洞试验。在此基础上,系统研究不同四塔组合形式冷却塔风压信号的幅域和时域特性,并针对考虑四塔干扰效应的冷却塔二维和三维峰值因子取值问题进行对比探讨,分析不同四塔组合方案对冷却塔风压非高斯特性的影响规律。研究表明,串列、矩形、菱形、L形和斜L形方案分别较单塔工况非高斯区域增加了11%、63%、56%、89%和30%,采用基于高斯分布假定的峰值因子法进行冷却塔群极值风压计算将引起较大的误差。串列和斜L形四塔方案峰值因子分布受塔群干扰影响较小,而矩形、菱形和L形方案峰值因子较单塔明显增大,部分区域峰值因子达到6.5以上。该文研究从机理上分析四塔组合冷却塔群局部风压过大的形成原因,也为进一步探讨不同四塔组合冷却塔群表面极值风压奠定了基础。