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。     

雨区干湿混合模式对超大型湿式冷却塔传热传质性能影响的数值模拟

为解决超大型湿式冷却塔雨区进风阻力大、传热传质性能沿径向分布不均等问题,提出雨区干湿混合的冷却模式。建立超大型湿式冷却塔三维数值计算模型,并进行验证。定义半径占比g、安装角a等参数,并设计不同半径占比g、收水板宽度d和安装角a的多种优化方案,研究不同优化方案下冷却塔内的空气动力场及传热传质性能。结果表明,雨区干湿混合模式可减小雨区进风阻力,提高塔内空气动力场均匀性;当y=2/3、α=15°及d=16.50m时,冷却塔传热传质性能相对优化值:与原始常规塔相比,水温降增大了0.24℃,冷却数提高了0.12,通风量提升了1690kg/s。另外,全塔抽力随干区面积增大而升高,干湿混合冷却模式可使全塔抽力提高10.6Pa。     

冷却塔内冷却水特性三维数值模拟研究

采用三维数值模拟方法对自然通风逆流湿式冷却塔塔内的流场特性进行模拟,可为冷却塔设计改进提供参考。基于Fluent软件和传热传质学原理,应用欧拉-拉格朗日法及标准壁面函数法,采用标准k-ε湍流模型进行封闭,建立了逆流式自然通风冷却塔三维热态数学模型。以9 000 m²的自然通风逆流式冷却塔为例,对无侧风工况塔内空气动力场的三维流场进行数值仿真模拟。首先,对冷却塔出塔水温进行模拟,将计算值与实测数据进行对比,吻合良好,证明所建模型正确合理;继而对塔内冷却水的分布特性进行了三维数值模拟研究,得出水滴下降速度和水滴温度随时间和位置高度的变化及填料层、集水池液面水温分布情况,所得结果有助于塔内配水系统的优化设计。     

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。     

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。     

侧风对冷却塔通风性能影响的现场试验

对某电厂一座135 MW机组的自然通风湿式冷却塔进行现场测试。通过对进风口周围流场的测试,分析侧风对冷却塔周向进风的影响。提出以进风偏斜角α来衡量进风偏斜度,以进风均匀系数ψ来量化进风恶化程度。通过计算分析侧风对冷却塔通风量、通风阻力系数和冷却数的影响,完成对冷却塔通风性能及其与热力性能关系的全面评价。最后将其与数值模拟结果进行对比分析。结果表明:自然风主要恶化了塔侧向的进风,大风下侧后方出现穿堂风;背风侧进风远小于迎风侧,但进风偏斜度较低;侧风风速增大使得各处除迎风侧外进风偏斜度增加,周向进风均匀度降低,相对于抽力对气流的径向加速作用,侧风的横向干扰作用逐渐贴近进风口,通风阻力系数增大,通风量降低,通风性能恶化,热力性能降低;由于穿堂风参与了雨区的传热传质,使得计算通风量增加,塔的热力性能有一定改善。     

隔音墙对自然通风冷却塔热力特性的影响

针对某淋水面积为5500 m2的自然通风逆流湿式冷却塔,通过Fluent软件建立了有隔音墙和无隔音墙两种情况下冷却塔性能三维数值计算模型,研究了无风工况下隔音墙对于冷却塔进风均匀性系数Cv、通风量G和循环水温降Δt等的影响。冷却塔现场实测数据验证了所建模型的准确性。研究结果表明,隔音墙会影响冷却塔进口流场分布和塔内通风量,降低塔内空气动力场的均匀性,进而削弱冷却塔的热力性能;随着隔音墙与冷却塔间距L的增加,隔音墙对于冷却塔空气动力特性及热力特性的影响不断减弱。当L超过10 m时,隔音墙基本不再对冷却塔性能产生影响。     

1000 MW机组间接空气冷却塔的三维数值模拟

传统的经验公式和二维计算方法无法预测复杂环境下空气冷却塔的性能,因此利用计算流体动力学软件包ANSYS Fluent 13.0,建立1 000 MW机组散热器塔外布置的大型空气冷却塔三维数值计算模型,获得了塔内外空气动力场、压力场以及进出塔冷却水温度的差值。研究发现:随着环境风速的增大,空气冷却塔的散热性能不断下降,当环境风速超过6 m/s时,环境风对空气冷却塔散热的不利影响趋于平缓;增设导风板可减缓环境风速对空气冷却塔的不利影响,环境风速越大,导风板的改善效果越显著。     

一种新型进风导流装置在冷却塔中应用的数值研究

针对自然通风湿式冷却塔中心区域换热效率低的问题,提出了在雨区加装进风导流管的改进方案,并对其布置形式进行优化设计计算。以冷却塔相关理论为基础,在Fluent数值计算软件的框架下,建立了火电机组湿式冷却塔的传热传质模型,采用离散相模型分析了循环冷却水的流动与热力特性,模拟了冷却塔内部气水流场及其换热过程,重点计算了横向风对冷却塔性能的影响及中心区域换热效果差的问题。计算结果表明,采用新型进风导流装置后,冷却塔出塔水温可降低0.6℃。     

湿式冷却塔加装挡风布的数值研究

针对我国北方冬季湿式冷却塔运行时填料下表面、进风口以及基环面等处容易结冰的问题,提出一种挡风布的布置方式,即横向全周加装挡风布。建立冷却塔的三维数值模型,模拟塔内传热传质。选用内蒙某600 MW机组的参数验证模型的正确性。根据上述模型得出不同横向风速和环境温度下刚好可以防止冷却塔内结冰的最佳挡风面积。研究结果表明:横向全周悬挂挡风布比纵向间隔悬挂挡风板的方案节省面积,避免冷却塔内结冰,提高冷却塔性能。     

发电厂冷却塔弧形布置填料层的特性分析

填料是自然通风湿式冷却塔最主要的换热部分,其换热量占冷却塔总换热量的60%~70%,具有很大的节能潜力。针对填料层的布置方式,提出了用弧形填料层替代传统水平布置填料层的构想,并借助Fluent模拟软件,建立了湿式冷却塔弧形填料层的传热传质模型。研究对比了不同弧度的填料层布置对冷却塔热力性能的影响,并计算分析了不同环境侧风下,弧形填料层冷却塔内空气流场、出塔水温等参数的变化。研究结果表明：与传统的水平布置相比,弧形布置填料层增加了一部分换热面积,改善了雨区空气流场,从而增加了冷却塔的换热量,使冷却塔抽力增加,出塔水温降低;在环境侧风条件下,这种改善效果更加显著,以填料层弧度0.12 rad为例,当环境风速6 m/s时,出塔水温最高可降低0.36℃。     

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。     

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。     

除尘脱硫排烟装置在自然通风间冷塔内的布置研究

为充分利用空冷塔内部空间,减少厂用地面积及节约投资,在主机冷却系统采用间接空冷系统时,提出了将脱硫吸收塔、湿式电除尘器及烟囱合理地布置在空冷塔内的“间冷塔四合一”设计方案。通过数值模拟试验,研究了“间冷塔四合一”布置中间冷塔的流动传热性能和热力性能,得出了间冷塔的最小防冻流量以及塔筒内壁的防腐范围。     

660 MW机组间接空冷主辅共塔方案影响分析

针对660 MW机组冷却塔的主辅共塔设计方案,建立了主辅共塔间接空冷塔的三维数值模型,研究了环境风对冷却塔内外流场的影响,分析了环境风向、辅机散热器类型和冷却三角增加方式对主机、辅机水温降幅的变化规律。研究结果表明,环境风方向对主机循环水温降影响较小(约为1.0℃),对辅机循环水温降影响较大(约为5.8℃);当辅机采用4排管散热器时,辅机循环水温降增大2.5%(约为0.2℃),主机循环水温降减小0.5%(约为0.06℃)。研究结果可为主辅共塔设计方案的具体工程实施提供依据。     

冷凝式消雾节水冷却塔消雾节水性能试验研究

冷凝式消雾节水冷却塔近年来在中国开始应用。为获得冷凝式消雾节水冷却塔的消雾节水性能,对某设计循环水量为4 000 m³/h的冷凝式消雾节水冷却塔的出塔空气参数及节水率进行了试验研究。在循环水流量接近设计值时,冬季消雾模式开启工况下,试验得到了出塔空气干、湿球温度及风速分布。试验结果表明：冷凝式消雾节水冷却塔出口,靠近风筒壁面的空气流速要高于塔中心处的空气流速;出塔空气参数经加权平均后相对湿度为64.2%,出塔空气的羽雾稀释曲线始终处于不饱和区,不易形成雾气团;在试验工况下该冷却塔的冷凝回收水量为11.357 m³/h,蒸发损失水量为45.440 m³/h,节水率为25%。     

电厂空冷塔内外压力场与温度场分析

对侧风条件下空冷塔内外的空气动力场进行了数值模拟,分析了塔外速度分布、压力分布,并与相应条件下理想流体圆柱绕流的情况进行了比较。计算结果显示了不同侧风风速条件下空冷换热器水温降沿周向的变化以及塔内温度分布的变化,指明了侧风影响空冷塔运行的主要部位和特点。