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。     

填料组合板蒸发式冷却器传热性能实验研究

设计了一种新型填料组合板蒸发式冷却器,其将填料与换热板片叠加作为换热元件,通过混合冷却的方式强化传热。搭建了组合板蒸发式冷却器性能测试实验系统,研究了喷淋密度、风量、环境湿球温度及填料层数对组合板蒸发式冷却器传热性能的影响。结果表明:增加风量和喷淋水流量,可以提高蒸发式冷却器的冷却效率,并存在最佳喷淋密度;实验中当空气湿球温度上升9℃,板内工质的出口温度升高2℃,冷却效率提高了3%;相同喷淋密度或空气流速下,热流密度随填料层厚度的增加而增大。     

双喷嘴布置间距对蒸发冷却性能影响的数值模拟

采用Fluent 18.2建立了双喷嘴在风洞中的喷淋模型,研究了双喷嘴布置间距及入口空气速度、干球温度、相对湿度对蒸发冷却性能的影响,研究发现:双喷嘴布置间距0.6、1.0、1.4m对应的最高降温幅度分别为7.8、7.4、7.4℃,对应的最大冷却影响区域面积分别为1.49、1.62、1.59m2;入口空气速度建议取2～3m/s为佳;高干球温度、低相对湿度均有利于蒸发冷却,但是其受制于当地环境。对于双喷嘴的蒸发冷却过程,需结合冷却影响区域的传热速率、平均温度、面积以及风洞长度进行分析。针对不同的应用场合,应根据应用的要求和场地等,结合冷却均匀性好、冷却温降大、喷嘴数量少的目标,选择合适的喷嘴布置间距,合理设计喷淋蒸发冷却系统。     

冷却塔填料及非均匀配水协同优化研究

为提升冷却塔的冷却性能,以北方某300 MW机组冷却塔为例,建立冷却塔三维数值计算模型,对比二分区及三分区不均匀填料对出塔水温的影响,确定最优半径分界点,并协同非均匀配水进行优化,分析不同优化方案对出塔内空气流速、塔水温、通风量的影响。结果表明：二分区及三分区非等间距填料下出塔水温分别为31.798℃和31.696℃,冷却性能提升;非等间距填料与非均匀配水的耦合优化显著提高了空气动力和温度场的均匀性;随着内区配水量的增加,水温和通风量均呈现先增加后减少的趋势;最佳内区配水量为50.0%,出塔水温为31.360℃通风量7 122.8 kg/s;与26 mm和30 mm等距填料布置相比,协同优化后,出塔水温分别降低了0.768℃和0.830℃,冷却性能显著提升。     

蒸发冷却通风降温系统在空冷配电间中的地区适用性分析

为了判断蒸发冷却通风降温系统在各地区空冷配电间的适用性,用夏季通风室外计算参数计算室外空气经过直接蒸发冷却、间接-直接两级复合蒸发冷却、间接蒸发冷却-机械制冷通风降温系统的出风温度,提出适用性分析的方法和步骤,并根据空冷配电间的设计要求选择适合该地区的蒸发冷却通风降温方案,并对各方案进行负荷计算和能耗分析。适用直接蒸发冷却、间接-直接两级复合蒸发冷却通风降温系统地区机组的能效比范围分别为4.3~13.1、5.1~6.4;间接蒸发冷却-机械制冷通风降温地区系统中间接段制冷量占总制冷量的26.3%~48%。研究结果对全国各地区空冷配电间蒸发冷却通风降温系统的选择与设计提供借鉴。     

内部导流对空冷单元喷雾增湿效果的影响

对空冷单元冷却空气进行合理导流,根据导流后的速度分布布置喷雾增湿系统,可以增强喷雾增湿的冷却效果。针对600MW直接空冷机组空冷单元的典型结构,建立了内部综合应用空气导流板和喷雾增湿的空冷单元冷却空气流动传热过程的物理数学模型。利用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)进行模拟,获得了空冷单元冷却空气的流场,比较了应用导流板前、后喷雾增湿的冷却效果。结果表明:合理应用内部导流板能够增强喷雾增湿的冷却效果,更大程度降低机组背压。     

加填料饱和器传热传质模型研究

从水气之间的传热传质原理入手,引入水膜模型,建立加填料饱和器的数学模型。将模型的计算结果与实验结果进行了对比,验证了加填料饱和器数学模型的正确性。应用该数学模型分析了压力变化对加填料饱和器传热传质的影响,同时讨论了沿加填料饱和器高度方向的传热传质过程。研究发现,随着饱和器内工作压力的增大,饱和器出口空气更容易达到饱和,但空气的绝对湿度降低了;并且在整个传热传质过程中,质量一直从水膜传向空气主体,而热量的传递方向则有可能发生改变。     

内蒙古地区600MW空冷机组空冷岛喷淋降温装置的应用

直接空冷燃煤发电机组采用空气冷却汽轮机的排汽,其空冷岛是做为汽轮机的凝汽器,与湿冷机组冷却塔的冷却系统相比,空冷系统冷却性能受当地环境气温和自然风的变化影响更大。由于空气携带热量的能力差,因此空冷机组较湿冷机组煤耗高,特别在夏季少风高温的情况下,所以在围绕机组真空和降低煤耗为目标,全行业都在积极摸索经验。当前采用空冷换热器喷淋降温装置是一种相对经济且有效的方法,该装置利用水汽化吸热原理,采用喷雾冷却及蒸发冷却相结合,利用专用雾化喷嘴将雾化水流喷入空冷岛管束下方,以提高空气湿度来降低空气温度,再由空冷风机将冷却的空气及雾化水吹入管束翅片进行蒸发换热,从而起到快速降低管束表面温度来提高空冷设备的效率,提高机组真空降低煤耗的目的。     

高速永磁电机转子蒸发冷却系统数值模拟

对于大功率高速永磁电机,在高功率密度下转子散热困难,易造成永磁体发生不可逆退磁。为了解决转子的有效冷却问题,采用喷雾式新型蒸发冷却技术,利用相变吸热原理实现空心永磁转子蒸发冷却,基于计算流体力学方法,建立雾滴与空气的传热传质物理模型,对转子喷雾冷却系统进行数值模拟。研究表明,相变传热方式冷却效率高,转子的温度分布均匀,提高了高速永磁电机转子运行的可靠性和稳定性。本文提供的转子蒸发冷却计算方法,为蒸发冷却技术在大功率高速永磁电机转子冷却的应用提供理论依据。     

导流装置对直接空冷单元流动传热特性的影响

研究环境条件影响下的电站直接空冷系统流动传热特性,对于提高空冷机组运行水平具有重要意义。该文针对600 MW直接空冷机组空冷凝汽器的典型结构,建立了带有空气导流装置的凝汽器单元内冷却空气三维流动传热过程的物理数学模型。基于这一模型,利用CFD 模拟获得了凝汽器单元内冷却空气流场和温度场,进而研究了不同环境因素影响下加装空气导流装置后凝汽器单元内空气流动传热特性的变化规律。研究表明：在平台下部四周加导流装置能有效削弱环境横向风的不利影响,提高冷却空气流量,改善空冷单元的传热状况。     

新型蒸发式冷凝器系统设计

蒸发式冷凝器兼具传热性能好、节能、节水、占地面积小等诸多优点,目前已被广泛应用于制冷、化工、食品等多个行业中。由于传统蒸发式冷凝器存在阻力大、传热传质效率低、难于清洗等问题,在传统蒸发式冷凝器基础上设计出一种用于汽轮机排汽冷却用的新型蒸发式冷凝器,这种新型蒸发式冷凝器包括蒸汽冷凝系统、强制通风系统、喷淋循环水系统、收水系统、真空维持系统等子系统的设计,通过子系统间合理的设计,有效地解决了传统设计中蒸发式冷凝器传热传质效率低、管束结垢严重难清洗、冬季抗冻性差、耗水难控制的问题。     

空气相对湿度对板式蒸发冷凝器传热性能影响的实验研究

为了研究空气湿度对蒸发式冷凝器传热性能的影响,建立了蒸发式冷凝器板外水膜传热性能实验平台。在其他条件不变的情况下,调节空气湿度参数,测试了空气湿度对喷淋水温度、板片表面水膜及填料表面上、下温度等参数的影响。实验结果表明,当进入板片间的空气相对湿度从85%增至90%,水膜温度呈增加趋势,不同位置水膜温度有明显差别,喷淋水的换热量增加,湿空气的换热量减少,板片的平均热流密度和传热系数均随着相对湿度的增加而变小。     

直接空冷机组空冷岛优化运行研究

通过对直接空冷机组空冷凝汽器和冷却风机性能的研究,建立了空冷岛系统运行性能的计算模型,得出在不同环境温度、冷却风速和机组负荷下凝汽器性能的热力特性曲线。根据空冷风机的运行方式,提出机组空冷岛运行优化模型,并针对600 MW直接空冷机组空冷岛进行了性能和优化计算,给出了空冷岛系统冷却风机的优化运行方式和最佳背压。     

对直接空冷机组空冷单元内纵向双排喷雾增湿系统布置的数值模拟

应用气水两相流的传热传质理论,建立了600 MW直接空冷机组空冷凝汽器喷雾增湿三维数学模型,利用CFD软件对空冷单元内喷雾增湿系统进行数值摸拟,分析了喷嘴纵向布置方式及喷雾方向对增湿效果的影响.经过空冷凝汽器的变工况计算,得到了喷嘴最佳布置方式.     

蒸发冷却技术在600MW机组直接空冷系统上的应用

针对直接空冷机组在夏季背压偏高、出力受限的问题,提出采用蒸发冷却技术分流部分汽轮机排汽,降低空冷凝汽器热负荷,达到降低机组背压、提高出力的目的。以某600MW机组直接空冷系统为技术改造依托,进行蒸发冷却技术分流部分汽轮机排汽后的应用特性研究,分析了改造效果随分流量、机组负荷、环境温度的变化规律。结果表明:随着分流进入空冷凝汽器蒸汽流量比率的增大,机组运行背压下降幅度增大;随着机组负荷增大,运行背压下降幅度增大;随着环境温度升高,运行背压下降幅度呈指数关系增大;直接空冷机组处于高温高负荷运行时,蒸发式凝汽器系统的性能优势得以充分发挥。     

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℃。     

泡沫陶瓷填料湿化器的流体力学和传热传质性能

湿化器是湿空气透平循环的关键部件之一。为研究新型填料对湿化性能的影响,搭建了填料湿化器实验台。对不同气速、液气比等工况下,TC-1型填料和常规规整填料的填料层压降、液泛特性和气相传质单元高度进行了对比实验。研究发现TC-1的填料层压降约为规整填料的2倍,泛点气速约为规整填料的50%,而气相传质单元高度不高于规整填料的36.8%,表明TC-1的通量虽低于后者,但传热传质性能显著提高。对2种填料的综合性能分析表明TC-1的毎传质单元压降较规整填料降低约40%,性能优势明显。     

碳捕集吸收塔改性塑料填料的传质性能研究EI北大核心CSCD

用塑料填料代替不锈钢填料能显著降低碳捕集吸收塔的投资成本,为提高填料传质效率,需要评估其在不同吸收剂环境下的传质性能。该文以CO_(2)(空气)-NaOH水溶液体系为基础,添加非离子表面活性剂改变溶液表面张力和添加聚乙二醇改变溶液粘度来模拟不同的吸收剂环境。在内径为300mm、填料高度为2000mm的填料塔中,测试并比较ST250Y亲水改性塑料填料和不锈钢填料的传质性能和特点。实验结果表明:亲水改性塑料填料与不锈钢填料传质性能在多种工况条件下都表现出相似特性,塑料填料在低表面张力的吸收剂环境中更具优势。在实验的基础上,拟合2种填料的预测关联式,能够有效预测在不同气速、液体表面张力和粘度条件下填料的有效传质面积,预测值与实验值比较吻合。     

自然通风直接空冷系统蒸汽分配管阻力特性研究

新型自然通风直接空冷系统结合了传统直接空冷和间接空冷的优点,是电站冷端系统的重要选择之一。然而,目前国内外学者对直接空冷系统流动换热性能的研究并不充分,尤其是对于蒸汽分配管的流量分配及阻力特性研究则更为缺乏。采用数值模拟方法,建立了某660 MW机组自然通风直接空冷系统数学物理模型,包括自然通风直接空冷系统空气侧模型和树杈形蒸汽分配管道蒸汽侧模型,开发了直接空冷系统空气侧和蒸汽侧耦合计算方法,研究了不同环境风速下自然通风直接空冷系统竖直布置空冷凝汽器双层冷却三角流动换热性能与塔内蒸汽管道的蒸汽流量分配和阻力特性之间的相互作用规律,获得了不同气象环境条件下该自然通风直接空冷系统空气侧流动换热规律、蒸汽流量分配及蒸汽分配管道阻力特性变化规律。结果表明:有风条件下,冷却三角两层翅片管束流动换热性能存在差异,导致蒸汽流量分配曲线和阻力特性曲线向侧风扇区偏移;无风条件下,通过该树杈型蒸汽分配管道的蒸汽流量和压降分布均匀,体现了该蒸汽管道结构设计良好。该研究结果可为自然通风直接空冷系统的设计和运行提供参考。     

定子蒸发冷却转子空冷的汽轮发电机

本文针对中小型机组的性能特点,结合蒸发冷却和空冷的技术优势,提出一种定子采用蒸发冷却方式进行冷却,转子空冷的汽轮发电机.