自然通風(fēng)空冷塔的熱力性能分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化.pdf

1、間接空冷系統(tǒng)憑借其節(jié)約水資源、占地面積小、噪音小等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用。當(dāng)冷卻空氣流經(jīng)空冷散熱器時，空冷塔內(nèi)外空氣產(chǎn)生密度差，從而形成抽吸力將受熱后的空氣經(jīng)由空冷塔排到大氣環(huán)境中，因此空冷塔的塔型及結(jié)構(gòu)參數(shù)將對冷卻空氣的流場產(chǎn)生一定影響，進(jìn)而影響空冷散熱器的換熱性能，因此有必要針對空冷塔塔型及結(jié)構(gòu)參數(shù)展開優(yōu)化研究。本文建立了雙曲線、上直下錐、上直下曲以及直筒4種塔型的間接空冷系統(tǒng)數(shù)值計算模型，并結(jié)合Heat-exchanger模型，實(shí)現(xiàn)了

2、空冷翅片管束和大型空冷散熱器流動換熱的跨尺度關(guān)聯(lián)，進(jìn)而對不同塔型的間接空冷系統(tǒng)在無風(fēng)以及環(huán)境風(fēng)影響下的流動換熱特性進(jìn)行了模擬研究。通過深入分析不同風(fēng)速下的空氣流場、壓力場和溫度場，以及定量對比空冷散熱器的出口水溫和汽輪機(jī)背壓，最終得到了自然通風(fēng)空冷系統(tǒng)的最優(yōu)塔形。
　　無風(fēng)時，雙曲線、上直下錐以及上直下曲塔形所對應(yīng)的間接空冷系統(tǒng)流動換熱性能相近，而直筒塔型所對應(yīng)的間接空冷系統(tǒng)換熱量較小。小風(fēng)速環(huán)境條件下，上直下錐、上直下曲以及直筒

3、型冷卻塔流動換熱性能劣于傳統(tǒng)雙曲線冷卻塔，并且直筒型冷卻塔換熱性能最差。大風(fēng)速條件下，上直下曲型冷卻塔內(nèi)部空氣流動漩渦較小且迎風(fēng)扇區(qū)附近高壓區(qū)域面積較大，因此其換熱性能優(yōu)于其他形式冷卻塔。
　　針對上直下曲型冷卻塔，本文研究了其直筒段和雙曲線段的高度比例對冷卻空氣的流動換熱性能影響。結(jié)合工程實(shí)際，本文初步設(shè)計了3種不同的直筒段和雙曲線段高度比例。無風(fēng)時，3種高度比例下的冷卻塔浮升力相近，因此其換熱性能基本相同。小風(fēng)速環(huán)境條件下，塔

4、1（直筒段高度/雙曲線段高度為2∶1）的塔型阻力對冷卻空氣的流動影響較大，且塔內(nèi)流體加速的空間相對較小，因此塔1的換熱性能劣于塔2（直筒段高度/雙曲線段高度為1∶1）和塔3（直筒段高度/雙曲線段高度為1∶2），此外塔3的換熱性能略優(yōu)于塔2。大風(fēng)速條件時，冷卻空氣的動壓頭對空冷系統(tǒng)的流動換熱起主導(dǎo)作用，因此流體加速的影響較小。此外直筒段較高時，塔內(nèi)空氣流動阻力較小，并且塔內(nèi)的空氣流動漩渦相對較小，從而增大了有效流通截面積，因此塔1的換熱性