干湿联合冷却塔冷却节水分析软件开发及应用

为实现对干湿联合冷却塔冷却特性、节水特性的综合分析，编制干湿联合冷却塔校核计算流程，基于Visual Studio开发平台，本文开发了干湿联合冷却塔冷却节水特性分析优化软件。通过对某在运干湿联合冷却塔进行冷却节水特性计算，验证了所开发软件计算结果的准确性；在消雾节水计算结果基础上，对标干湿联合消雾冷却塔验收测试规程，生成其成雾频率曲线、耗水量曲线、塔雾指数、冷却特性曲线，综合分析其消雾特性、节水特性及冷却特性，从而确定了干湿联合冷却塔的最佳运行工况。同时运用所开发软件对比分析了某冷却塔设计干段散热面积对其消雾特性、节水特性及冷却特性的耦合影响，并分析了百叶窗开度对干湿联合冷却塔性能的影响，为干湿联合冷却塔的运行优化和设计优化提供了工具性软件支持。     

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型．采用标准κ-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算．计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度．计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区．     

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型.采用标准k-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算.计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度.计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区.     

填料非均匀布置对大型冷却塔冷却性能的影响

为分析填料非均匀布置对自然通风逆流湿式冷却塔冷却性能的影响机制,建立了某大型冷却塔冷却性能计算的三维数值计算模型,结合实测工况验证了所建模型的正确性,在不同风速的环境自然风下,计算分析了填料非均匀布置对塔内空气流速、密度和水温等参数分布的影响。结果表明,填料外围增高是冷却塔冷却性能改善的主要原因。外围填料增高强化了该区冷却性能,降低了该区空气流速及其上方空气密度,使冷却塔抽力增大,从而强化填料中间和内围通风,改善了冷却塔中间、内围及其整体冷却性能。高速自然风下,填料非均匀布置使塔内上升空气流速下降较多,其对冷却塔冷却性能的改善作用也相应减小。     

干湿联合冷却塔消雾节水特性的耦合研究

随着节水、减排、环保等问题的日益严峻,消雾节水型冷却塔逐渐受重视。针对消雾节水型干湿联合冷却塔,建立其传热传质过程气水参数变化的理论计算模型,根据其出塔空气与环境空气掺混过程参数变化,计算分析其成雾特性、蒸发水量,并结合文献数据验证了计算模型的正确性。对标干湿联合冷却塔消雾验收测试的典型规程,通过出塔空气干湿球温度曲线、最大相对湿度曲线、成雾频率曲线和塔雾指数等,结合某干湿联合冷却塔实测数据,分析了干区进水比例对消雾特性、节水特性、冷却特性的影响。对所研究工况,百叶窗全开时干区进水比例越高,干湿联合冷却塔的消雾节水性能及冷却性能越好,为干湿联合冷却塔的设计优化和运行优化提供了参考和指导。     

十字隔墙对湿式冷却塔性能影响的实验研究

基于热态模型实验,研究了侧风工况下不同形状十字隔墙在不同安装角度下对自然通风逆流湿式冷却塔热力性能的影响。结果表明:存在一临界风速值,当侧风速度低于此值时,冷却塔性能随风速增大而逐渐降低;当风速高于此值时,冷却性能又随风速增大而逐渐恢复。当循环水量和水温增大时,临界风速也会随之增大。安装十字隔墙可以消除侧风对冷却塔性能的不利影响。低风速下,实型和孔隙十字隔墙均可改善冷却塔进风,提高冷却塔热力性能,实型墙效果更好;高风速下,孔隙十字隔墙效果反而优于实型墙。在所研究风速范围内,安装角度为0时十字隔墙的效果要好于45时的效果;在风速较高时,45十字隔墙甚至会降低冷却塔的性能。     

侧风下逆流湿式冷却塔优化进风的实验研究

为降低侧风对自然通风逆流湿式冷却塔进风的不利影响,引入一种优化进风的新方法——在进风口周向上安装导风板,同时,为定量分析冷却塔周向进风均匀性,定义进风均匀系数。基于热态模型实验,研究侧风工况下安装导风板对湿式冷却塔进风及热力性能的影响。通过对进风性能及冷却效率的对比分析,揭示了侧风影响冷却性能的2个根本原因:侧风不仅降低了通风量,还破坏了冷却塔周向进风的均匀性,冷却效率的降低是二者共同作用的结果。安装导风板对周向进风进行优化之后,通风量增大,进风均匀系数也有较大提高,塔内传热传质均匀性增强,冷却效率有较大提升。刘易斯因子分析表明,优化进风对传热的强化作用更大,但同时增加了绝对蒸发水损失。     

基于冷却幅高的间接空冷塔冷却特性分析与评价

自然通风间接空冷塔的冷却性能直接关系到机组运行的经济性和安全性,为了更加直观、全面地描述空冷塔运行状态和冷却性能,针对某1 000 MW机组间接空冷系统,提出空冷塔冷却幅高的概念,建立理论计算模型,结合现场实测和机组运行数据,研究了环境条件及机组运行参数对冷却幅高的影响规律,通过对比实测冷却幅高与实测工况参数无风条件下冷却幅高计算值,分析了环境风对间接空冷塔冷却性能的影响。结果表明:冷却幅高随环境温度的升高而减小,随进水温度的升高而增大;环境风条件下,主导风向迎风面扇区的冷却幅高低于侧风面扇区。研究结果可为间接空冷系统防冻运行调控、空冷散热器管束清洗和间接空冷塔冷却性能的评价和改善提供依据。     

侧风下自然通风湿式冷却塔出口气流的试验研究

基于热态模型试验,研究了自然通风湿式冷却塔塔顶侧风对出口气流的影响,以及由此带来的对冷却水温降和通风阻力系数的影响。通过在模型塔喉部至出口区域内布置热电偶,获得该区域内的温度场,根据温度场和速度场之间的联系,分析侧风下出口气流的流态。实验中,调节塔底侧风并保持一定风速后,通过控制塔顶侧风风机的启闭,研究塔顶侧风对冷却水温降和通风阻力系数的影响。结果表明,随着风速增大,塔顶侧风会对出口气流产生侵入、排挤、封盖和引射作用;静风时冷空气便会从塔出口侵入塔内,至风速为0.2m/s时达到最大,占出口气流的8%~10%,风速进一步增大,冷空气侵入量会逐渐减少。对水温降而言,当参考风速为0.3~0.6 m/s时,塔顶侧风可使其普遍减小2%~3%;而对冷却塔纵向通风阻力系数而言,在参考风速为0.5~0.8 m/s时,塔顶侧风影响可使其增大25%~35%。     

环境侧风与湿式冷却塔塔内通风量关系的实验研究

基于相似原理,通过热态模型实验,研究环境侧风下自然通风湿式冷却塔底部周向进风变化规律。研究表明:环境侧风破坏了冷却塔底部周向进风的轴对称分布规律,环境风速大于0.2 m/s时各处进风的不均匀性更加明显。与无风工况相比,当环境风速为0.4 m/s左右时,迎风面进风口风速为无风时的1.875倍,而背风面进风口风速仅为无风时的30%。同时分析了环境侧风下塔内漩涡分布规律,由进风口风速分布及塔内漩涡的分布规律可知,环境侧风严重影响了塔内通风量,恶化了塔内的传热传质性能。通过热态模型实验数据进行非线性回归,得到了塔内通风量(用空气重量风速表示)与环境侧风的关系,并通过140MW机组现场测试,验证了环境侧风与塔内通风量关系的准确性。