侧风环境下自然通风逆流湿式冷却塔的配水系统研究

论文摘要

自然通风逆流湿式冷却塔是电站冷端系统的重要设备,其冷却效率的高低影响凝汽器内的真空,进而影响整个热力系统的循环热效率。冷却塔配水的好坏与冷却效率的高低密切相关,因此研究侧风环境中冷却塔的配水方式并对其进行优化,具有十分重要的工程意义。本文总结了冷却塔尤其是配水系统的发展过程,介绍了国内外关于配水的研究现状,然后从配水系统的作用、型式、实际运行中存在的问题及原因对冷却塔的配水系统进行了全面阐述。虹吸式配水方式由于只采用一个中央竖井,解决了多竖井配水不均的问题,并且能够实现分区配水,使得冷却塔的运行更加经济,近年来在不少冷却塔中得到应用。在冷却塔的热力计算中,不少方法都假定出塔空气处于饱和状态。因为出塔空气可能达到过饱和状态,所以这些方法对分析冷却塔内的传热传质是片面的。本文引入了能准确求解出塔空气状态的Poppe方法,分别针对出塔空气未饱和或饱和、出塔空气过饱和建立了控制方程。作者通过编写Matlab程序完成了对该模型的求解,从而为冷却塔传热传质参数的计算奠定了基础。冷却塔内气水之间的总换热量包括接触换热量和蒸发换热量,蒸发换热是气水换热的主要方式。试验研究是科学研究的重要方法之一,本文主要依靠热态试验研究冷却塔的配水系统,介绍了试验步骤、测量参数及所用仪表。模型试验应满足几何相似、动力相似、气流流动相似的原则,根据动力相似的原则可以确定热态试验中风速应为实际风速的1/10,试验中设定的侧风风速为0、0.2、0.4、0.6、0.8m/s,用于模拟大气环境中常出现的一级到五级风。在冷却塔的运行中会出现喷溅装置堵塞或损坏从而造成相应的区域出现局部配水障碍,通过试验对其如何影响冷却塔的冷却性能进行了研究。研究发现,随着局部配水障碍面积的增大,冷却性能逐渐降低,本文给出了若干工况下冷却塔的传热量、蒸发水量随局部配水障碍面积的变化曲线,从而对冷却性能受影响的程度有一个量的认识。本文在对空气动力场分析的基础上,分析了配水方向对冷却塔冷却性能的影响,并且考虑环境侧风的影响,提出了配水方向由外向内的一个方案,即环形中空管式配水,介绍了它的特点。通过热态试验与全塔均匀配水在不同侧风影响下的冷却性能对比,表明配水方向由外向内能使得配水更好的和空气动力场相协调,冷却塔的冷却效率提高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号表
• 1 前言
• 1.1 自然通风逆流湿式冷却塔配水系统的发展概况
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的工作
• 2 自然通风逆流湿式冷却塔的配水系统
• 2.1 概述
• 2.2 配水系统的喷溅装置
• 2.2.1 喷溅装置的作用
• 2.2.2 常见喷溅装置的类型
• 2.2.3 运行中存在的问题
• 2.2.4 对喷溅装置的要求
• 2.3 配水系统的型式
• 2.3.1 管式配水系统
• 2.3.2 槽式配水系统
• 2.4 虹吸式竖井配水系统
• 2.4.1 虹吸式竖井配水的基本原理
• 2.4.2 运行方式
• 2.5 配水系统存在的问题
• 2.6 本章小结
• 3 冷却塔的传热传质计算
• 3.1 引言
• 3.2 湿空气的性质
• 3.3 冷却塔内的传热和传质
• 3.3.1 接触散热
• 3.3.2 蒸发散热
• 3.3.3 影响因素
• 3.4 出配水区空气状态的确定
• 3.4.1 Poppe计算模型
• 3.4.2 计算出配水区空气状态的应用程序
• 3.5 冷却塔传热传质参数的计算
• 3.6 计算实例
• 3.7 本章小结
• 4 侧风环境中局部配水障碍对冷却塔冷却性能影响的试验研究
• 4.1 概述
• 4.2 试验流程
• 4.3 测量参数及所用仪表
• 4.4 模型试验满足的相似条件
• 4.5 试验结果分析
• 4.5.1 侧风影响下蒸发水量及换热量与局部配水障碍面积的关系
• 4.5.2 局部配水障碍工况蒸发水量及换热量与环境侧风的关系
• 4.6 本章小结
• 5 侧风影响下基于空气动力场的冷却塔配水优化的试验研究
• 5.1 引言
• 5.2 冷却塔配水区的空气速度场分析
• 5.3 配水方向对冷却塔冷却性能的影响分析
• 5.4 冷却塔配水系统优化的试验设计
• 5.4.1 配水优化的试验装置
• 5.4.2 配水优化的试验流程
• 5.5 配水优化的试验结果分析
• 5.6 本章小结
• 6 全文总结与建议
• 6.1 论文主要创新点及结论
• 6.2 未来研究建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表