基于三維數(shù)值模型的自然通風(fēng)濕式冷卻塔性能優(yōu)化研究.pdf

1、自然通風(fēng)濕式冷卻塔在我國電力行業(yè)廣泛應(yīng)用，其性能受填料布置、氣象條件及冷卻塔結(jié)構(gòu)等因素影響。作為電力行業(yè)節(jié)能減排的重要構(gòu)筑物，冷卻塔的性能優(yōu)化一直是國內(nèi)外研究重點。由于冷卻塔的結(jié)構(gòu)尺寸巨大，模型試驗很難滿足相似條件且成本太高，而常規(guī)的一維、二維計算模型和方法則不能計算氣象條件中的側(cè)風(fēng)對冷卻塔的影響，因此開發(fā)精確的冷卻塔三維數(shù)值模型并用于冷卻塔的性能優(yōu)化十分必要。
　　本文基于傳熱傳質(zhì)理論和計算流體力學(xué)軟件FLUENT，建立了冷卻塔

2、三維數(shù)值模型。在根據(jù)實測數(shù)據(jù)對所建模型進行驗證的基礎(chǔ)上，本文對不同片距填料性能、不同填料布置方式和側(cè)風(fēng)下導(dǎo)風(fēng)板對冷卻塔的性能優(yōu)化進行了研究分析，為冷卻塔的性能優(yōu)化設(shè)計提供了一定參考依據(jù)。主要研究工作如下:
　　(1)冷卻塔三維數(shù)值模型的建立。本文根據(jù)實際冷卻塔填料非等高布置方式和實驗得出的填料熱力阻力性能公式，建立了國內(nèi)唯一的填料區(qū)水溫離散化求解冷卻塔三維數(shù)值模型。通過模型計算數(shù)據(jù)與實際工況下冷卻塔測定數(shù)據(jù)對比，驗證了所建模型的準

3、確性和可靠性。
　　(2)不同片距填料性能研究。本文通過對同波形下不同片距填料的熱力阻力性能參數(shù)定性分析和三維模型代入分析，得到小片距填料的熱力學(xué)性能更高，但是阻力也更大。只有在小片距填料的熱力學(xué)性能增加對冷卻塔性能的提升優(yōu)勢大于小片距填料阻力增加對冷卻塔性能的降低劣勢時，使用小片距填料才能提高冷卻塔性能。
　　(3)填料布置方式研究。不同填料布置方式對應(yīng)不同填料使用體積，本文通過對17種填料布置方式的研究，發(fā)現(xiàn)冷卻塔通風(fēng)量

4、和冷卻塔填料底部水溫都有隨著填料使用體積的增加而降低的規(guī)律。就最終出水溫度而言，通過增加外圍填料布置高度來提高冷卻塔性能比增加整體填料高度更有效。采用填料非等高布置形式，可以在減少填料使用體積的情況下，通過雨區(qū)和噴淋區(qū)傳熱傳質(zhì)的增強提高冷卻塔性能，縮減冷卻塔建造成本。
　　(4)導(dǎo)風(fēng)板對冷卻塔性能影響的研究驗證。本文根據(jù)年均3.3m/s的氣象工況，研究了有無導(dǎo)風(fēng)板下的冷卻塔性能表現(xiàn)，發(fā)現(xiàn)加裝導(dǎo)風(fēng)板可以提高冷卻塔性能，且作用機理主要