呼和浩特水电站地下厂房通风模型试验研究

论文摘要

呼和浩特抽水蓄能电站由于其特殊的地质条件,机电设备布置尺寸较为紧凑,工艺布置形式也不同于以往的水电站。不同的水电站地下厂房在通风设计上既存在共性又各具特点,因此,该水电站的厂房空间气流组织研究自然有其特殊性。本文结合本校承担的呼和浩特水电站地下厂房通风模型试验这一委托科研课题,通过检索、查阅大量相关科技文献和工程调研分析,进行了1∶20比例的热态模型试验研究。正确设计模型是呼和浩特抽水蓄能电站模型试验研究的前提。根据相似理论建立了试验模型。采用热量阿基米德数Ar_q作为相似准则,按照1/20的几何比例尺以及其它制约条件确定了各种相似比例尺。根据各种相似比例尺完成模型本体结构、模拟热源系统及模型送排风系统的设计和配置。试验研究分三个阶段进行,各阶段获得了相应的成果与结论。第一阶段试验的主要目的在于确定等温送风条件下最佳的送风口布置方案。第一阶段试验在3种送风量下,安排有19、38、16、22、8、12个风口等六种风口布置方案。在各个方案下,考察发电机层工作区的温度和速度分布。确定出最佳送风口方案为12个风口布置形式,研究表明原型送风速度为11.88m/s、送风口直径为500mm时气流组织方案为最佳。第二阶段试验对发电机层空间上空气分布进行初步研究,对垂直方向上的温度、速度分布进行了理论分析,并选取三个典型断面进行模型试验,推导出三种送风量下空间温度、速度和无因次高度的关系式。第三阶段热态模型试验研究在第一阶段试验确定的最佳送风参数下,改变热源强度和送风温度,测定温度场和速度场,探讨了各参数分布趋势和变化规律,研究表明,温度效率随热源强度增大而增加,而基本不随送风温度变化。本论文成果不仅直接用于呼和浩特水电站工程建设,对同类电站通风方案的拟定也有一定的参考价值,为同类建筑气流组织设计提供了技术依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 引言
• 1 地下水电站通风空调技术的发展动向
• 1.1 国内外水电站建设的基本情况
• 1.1.1 水电建设的背景
• 1.1.2 国内外水电建设概况
• 1.2 水电站地下厂房建筑环境特性分析
• 1.2.1 地下厂房的热工特性
• 1.2.2 地下厂房的环境控制要求
• 1.2.3 地下高大空间气流组织研究的特殊性
• 1.3 水电站地下厂房通风空调技术的应用与发展
• 1.3.1 通风空调技术的应用概况
• 1.3.2 通风空调新技术的应用
• 1.3.3 通风空调技术研究的发展动向
• 2 呼和浩特地下水电站厂房通风模型试验研究目的、任务与要求
• 2.1 电站基本概况
• 2.2 呼和浩特电站地下厂房通风模型试验的目的、任务和要求
• 2.2.1 试验目的
• 2.2.2 试验内容
• 2.3 本论文研究的任务与重点
• 3 地下水电站厂房通风模型试验的相关理论
• 3.1 相似理论及其应用分析
• 3.1.1 模型试验的相似性原理
• 3.1.2 模型试验的相似性准则
• 3.2 拱顶送风射流的流动规律
• 3.3 发电机层空间垂直温度分布的理论分析
• 3.4 垂直下送气流的轴心速度分布
• 3.5 电站厂房气流组织的评价指标
• 4 模型试验装置设计与试验数据处理
• 4.1 模型试验装置系统的建立
• 4.1.1 各种相似比例尺的确定
• 4.1.2 模型本体结构设计
• 4.1.3 送风系统设计
• 4.1.4 模型内部热源模拟
• 4.2 模型试验的检测系统
• 4.2.1 模型测点布置
• 4.2.2 主要试验测试仪器
• 4.3 试验数据处理方法
• 4.3.1 模型试验数据处理的基本方法
• 4.3.2 相似自模拟区研究
• 4.3.3 影响因素拟合数学模型的确立
• 5 第一阶段模型试验
• 5.1 试验计划安排
• 5.2 测试过程与主要数据记录
• 5.2.1 试验过程
• 5.2.2 主要数据记录
• 5.3 测试结果的整理与分析
• 5.3.1 发电机层工作区
• 5.3.2 母线层工作区
• 5.3.3 水轮机层工作区
• 5.3.4 蜗壳层工作区
• 6 第二阶段模型试验
• 6.1 试验计划安排
• 6.2 测试结果的整理与分析
• 6.2.1 横断面1-1
• 6.2.2 横断面2-2
• 6.2.3 横断面3-3
• 6.3 小结
• 7 第三阶段模型试验
• 7.1 试验计划安排
• 7.2 测试结果的整理与分析
• 7.2.1 变送风温度
• 7.2.2 变热源强度
• 7.3 小结
• 8 结论与建议
• 8.1 结论
• 8.2 建议
• 致谢
• 参考文献