填料双层布置对冷却塔进风预冷传热传质过程的影响模拟研究

空冷塔的进风预冷可以提升其在高温时段的换热性能,进而提升火电机组的热效率。填料蒸发预冷系统里填料性能直接影响过程的传热传质性能,合理布置填料对提升蒸发预冷过程的冷却性能具有重要意义。针对一种新型填料双层布置形式,采用数值模拟方法研究了该布置下蒸发冷却过程中的传热传质及空气流动性能。研究发现在风速1.5 m/s、入口空气干球温度27 ℃、湿球温度19 ℃的工况下,空气依次经过100 mm填料、100 mm中空、100 mm填料的温降分别为4.3、1.3、1.6 ℃;所有填料区承担了82.5%的冷却,而中空区域承担了17.5%的冷却。研究为空冷机组冷却塔进风预冷系统的填料优化布置提供指导。     

1000 MW火电机组间接空冷散热器单双层布置比较

对1 000 MW火电机组冷端间接空冷散热器的单层、双层布置方式进行比选。根据目前应用成熟的管束,选择三方案进行比选,分别为:大口径基管,铝管铝翅片六排管,双流程,单层布置;大口径基管,铝管铝翅片四排管,双流程,双层布置;小口径基管,铝管铝翅片六排管(单流程),双层布置。结合塔型配置,通过初投资以及运行费用的综合比较,最终推荐单层布置方案。     

钢结构冷却塔风荷载的模拟和计算

钢结构冷却塔采用了大跨度、较为高耸的结构形式,具有体型大、自重轻等特点。相对于其它荷载而言,此类钢结构对风荷载的变化更为敏感。现行国内外冷却塔的设计规范,均基于钢筋混凝土冷却塔的研究成果,相关条款是否适用于钢结构冷却塔的计算,尚需进一步分析和研究。现以某型钢结构冷却塔的设计为例,通过数值模拟和风洞试验,得到了钢结构冷却塔风荷载的分布状态,完善了钢结构冷却塔的设计方案。     

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。     

侧风下填料非等片距布置对超大冷却塔性能影响的数值模拟

以某超大型湿式冷却塔为研究对象,建立其三维数值模型并验证。采用20mm和30mm两种不同片距的填料进行填料区内外区布置,揭示不同风速下的相对最佳内区半径R₁,研究侧风下非等片距填料布置方式对超大型湿式冷却塔热力阻力性能的影响。结果表明:侧风下,非等片距填料能改善超大型湿式冷却塔内空气动力场和温度场的分布。在定风速下,随着内区半径R₁的增加,水温降先增大后减小,通风量不断增加。当v=2m/s时,相对最佳的内区半径R₁为45m,此时的水温降为11.80℃,与20mm等片距填料布置的水温降11.63℃相比,水温降增加0.17℃,通风量增加了650 kg/s。但随着风速增大,非等片距填料水温降不断减小,通风量和蒸发损失不断减小,非等片距填料优化效果逐渐减弱。     

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℃。     

间接空冷塔内外流动和传热性能的数值模拟研究

利用流体计算软件FLUENT,对自然通风状态下,某电厂2×300MW机组两机一塔的间接空冷塔内外空气的流动和传热性能进行了数值模拟研究。将空冷塔划分为W区、T1区、Tr区和L区,在确定的考核工况基准下,模拟了不同环境气温、不同环境风速对空冷塔各区域通风量和间接空冷散热器散热量的影响。模拟结果显示,当风速高于6m／s时,空冷塔通风量和空冷散热器散热量随着气温的升高而增大,此时高温处于有利状况。同一气温下,随着环境风速的增加,空冷塔通风量和间接空冷散热器散热量减小,W区通风量呈线性增加,T1区、Tr区和L区通风量减小。该结论为间接空冷系统空冷散热器的优化设计提供了参考。     

横向风对自然通风干式冷却塔运行性能影响的实验与数值研究

本文结合模型实验与数值模拟两种手段，综合研究了横向风对自然通风干式冷却塔运行性能的影响。研究掌握了横向风对塔内外流场空气动力与热力性能影响的基本规律，并揭示了产生影响的主要原因，为进一步提出改进措施提供了理论依据和思路。     

间接空冷散热器及空冷钢塔流动和传热数值研究

依托实际工程项目,利用计算传热学(NHT)软件FLUENT,对自然通风状态下,某2×350 MW机组外覆铝板钢结构空冷塔及四周表面式间接空冷散热器的流动和换热性能进行了数值模拟、分析和研究。确定了考核工况基准下,不同环境风速对空冷钢塔通风量和间接空冷散热器散热量的影响。模拟结果显示,随着环境风速的增加,空冷钢塔通风量和间接空冷散热器散热量减小。     

大型进水流道进口优化布置的数值模拟研究

针对1000MW大型电厂进水流道工程实际,应用k-ε紊流模型对集水池及进水流道口附近流场进行了平面二维水流数值模拟计算,并利用物理模型进行了验证。通过流场分析,提出了紧凑短流道的优化平面布置,改善了引水段导墙与人字柱支墩的形式。模拟成果表明：优化方案调整了流道进口流态,保证了各流道的进流均匀、水流稳定。针对非正常低水位运行时的进流不均匀状况,利用动静压差,设置旁侧斜向补流孔,有效的调整、提高了内侧流道进流条件。     

周向进气脱硫塔流动与阻力特性模拟研究

针对单侧进气方案的湿法脱硫系统存在塔内烟气分布不均影响脱硫效率的问题,提出了一种基于周向进气方案的塔内烟气流场优化改造方案。采用数值模拟研究了周向进气方案对脱硫塔内烟气流场均匀性及阻力损失的影响,确定了最佳的周向进气方案。结果表明:相较于传统湿法脱硫系统的单侧进气方案,周向进气方案有利于提高脱硫塔内烟气流场的均匀性;在周向进气方案中,周向多喷嘴进气方案对塔内烟气流场均匀性的改善效果最好,且在塔内较高位置处流场均匀性仍然保持良好;周向进气方案保证了塔内烟气分布的均匀性,使得脱硫塔内不再需要设置持液托盘等均流设备,从而进一步的降低了烟气在脱硫塔内的流动阻力损失,在保持较好流场均匀性的条件下,与设置持液托盘的单侧进气方案相比,周向进气方案的脱硫塔内流动阻力损失由1 000 Pa降到253 Pa。     

空气导流装置对大型自然通风湿式冷却塔性能影响研究

自然通风逆流湿式冷却塔的热力性能受环境大风的影响较大,通过在塔进风口设置导流装置可以改善冷却塔的热力性能。为了验证空气导流装置对冷却塔热力性能的效果,本文针对环境大风地区的1 000 MW机组配置的13 000 m2自然通风逆流湿式冷却塔进行试验研究,在相同的运行工况和环境大风条件下,比较2座同类型的冷却塔不设空气导流装置和设置空气导流装置对其热力性能和出塔水温的影响。结果表明:设置空气导流装置,可以有效降低环境大风对冷却塔的不利影响;在同等运行状态和环境条件下,设置空气导流装置后,出塔水温比不设空气导流装置的低,在试验环境风速范围内,2座塔随环境风速的增加出塔水温差值而愈发明显。环境风速v＜3 m/s,2座冷却塔出塔水温基本一致;3 m/s≤v＜5 m/s,2座冷却塔出塔水温差值变化范围为0.24~0.61 ℃;5 m/s≤v＜8 m/s,2座冷却塔出塔水温差值变化范围为0.71~0.97 ℃。     

锂离子电池组风冷性能综合传热分析

采用数值模拟的方法对锂离子电池组的风冷散热过程进行研究,利用努塞尔数Nu、阻力系数f以及JF因子来表征风冷过程中的传热、流动及其综合性能,分析了空气进口速度、进口温度以及出风口位置等参数对电池组散热效果的影响.结果表明,进出风口处于同侧的电池组散热性能较异侧的好,提高进口风速和降低进口风温都能在一定程度上增加Nu数,有...     

Effect of condensation on the effectiveness of finning in the process of combined heat and mass transfer

Effectiveness of finned heating surfaces is considered under the conditions of combined heat and mass transfer, i.e., when a component of the mixture condenses on fins. Reduction of a finned heat exchanger’s effectiveness is estimated for the case when steam from combustion products condenses on its surface.     

孔型对平板气膜冷却效率影响的数值模拟

为了研究孔型对平板气膜冷却绝热效率(冷却效率)的影响,基于SSTk-ω紊流模型及Simple算法,采用有限体积法对控制方程进行离散。对不开槽姊妹孔(1个主孔和2个次孔)、开槽圆柱孔以及开槽姊妹孔3种不同孔型的平板气膜冷却效率进行数值模拟,得出吹风比分别为0.5,1.0,1.5,2.0时X/D=4截面的速度云图,以及不同孔型平板气膜的冷却效率。分析结果表明:随着吹风比的增大,3种孔型平板气膜的冷却效率降低;在低吹风比(M=0.5)时开槽姊妹孔平板气膜的平均冷却效率和覆盖区域最优;在高吹风比(M=2.0)时开槽圆柱孔平板气膜的平均冷却效率和覆盖区域最优。     

锂离子电池储能舱风冷散热数值模拟与优化

为优化锂离子电池舱风冷散热系统,基于实际电池舱仿真模型,文中设计了电池舱风冷散热优化方案。由于锂离子电池在运行时存在热失控风险,极端情况下甚至引起电池舱起火或爆炸等安全事故。有效的电池舱风冷散热系统可以抑制电池热量的积累和扩散,然而现有的电池舱风冷系统结构简单,散热效率低。文中提出在电池舱安装导流板改变舱内温度场和流场,达到优化散热系统的目的。结果表明,在环境温度25℃、4m/s风速的条件下,对1C充电的电池舱进行风冷散热。增设一块导流板可以使电池舱内的平均温度降低2.9℃,最高温度降低4.5℃;增设两块导流板可以使电池舱内的平均温度降低5.5℃,最高温度降低8.6℃。合理的导流板布置可以优化电池舱的风冷散热系统,提高散热效率,增加电池舱运行的安全性。     

回转式空气预热器蓄热元件流动传热数值模拟

为研究回转式空气预热器蓄热元件流动与传热特性,采用Fluent软件对3种搪瓷蓄热元件进行数值模拟,获得蓄热通道速度、温度、压力云图及不同雷诺数下努塞特数和阻力系数的变化图像。模拟结果表明:3种板型蓄热元件阻力系数随雷诺数的增加而减小,努塞特数随雷诺数的增加而增加;增加斜波纹的蓄热元件传热性能提高,流动阻力增大,波纹参数是影响蓄热元件流动阻力的重要因素,壁面温度对其影响较小。该结果可为回转式空气预热器蓄热元件的优化设计提供参考依据。     

矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角(θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°)的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明:矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。