火电厂循环水冷却塔内部流动对冷却效率影响的研究

论文摘要

冷却塔作为火电厂循环冷却系统中重要的热力设备,其冷却性能直接影响凝汽器真空,进而影响机组能耗和发电效率,与电厂运行的经济性密切相关。以往火电厂冷却塔的节能问题常常被忽视,在大力倡导电厂节能降耗的今天,对火电厂冷却塔冷却效率的研究具有重要的现实意义。本文以自然通风双曲线逆流湿式冷却塔为研究对象,根据300MW火电机组基本热力系统的构成,遵循冷却塔模化准则,通过冷却塔模型设计参数计算和空气动力特性计算,确定了冷却塔模型的结构尺寸与系统,建立了火电厂循环水冷却系统试验装置。通过分析在影响冷却塔冷却效率的主要因素中,选择冷却塔通风量和循环水流量,进行了循环冷却水冷却性能试验,从冷却温差、冷却幅高、冷却效率系数和冷却数四个方面,分析了对冷却塔冷却性能的影响。在风机抽力试验和循环水流量试验研究的基础上,建立了冷却塔三维物理模型和三维数学模型,进行冷却塔内部空气动力场数值模拟,分析了通风量和环境侧风速度变化对塔内部流场和冷却温差的影响,通过模拟与试验结果的对比,验证了数值模拟方法的正确性,并探讨了侧风对冷却塔塔内流场与冷却效果的影响。基于侧风对冷却塔特征截面流场均匀性和冷却性能的影响,提出特征截面气流不均匀性系数的定义,并给出其计算方法,研究结果表明该系数能够作为评价冷却效率的一个指标。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题意义及应用背景
• 1.1.1 选题意义
• 1.1.2 应用背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 2 火电机组冷却塔结构及部件特性
• 2.1 冷却塔的分类
• 2.2 冷却塔基本结构及特性
• 2.3 冷却塔部件结构及特性
• 2.3.1 填料分类与结构
• 2.3.2 配水系统分类与结构
• 2.3.3 水的冷却原理
• 2.3.4 填料热力与阻力特性
• 3 火电厂循环水冷却系统试验装置建立
• 3.1 试验装置建立的目的与原则
• 3.2 循环水冷却系统建立
• 3.3 冷却塔及部件参数的确定
• 3.3.1 冷却塔模化准则
• 3.3.2 火电机组冷却塔原型
• 3.3.3 冷却塔模型结构与设计参数
• 3.4 模型塔空气动力特性计算
• 3.4.1 塔的抽力计算
• 3.4.2 阻力计算
• 3.4.3 通风量计算
• 3.5 试验装置部件组成及测点布置
• 4 循环冷却水冷却性能试验
• 4.1 试验目的与内容
• 4.2 试验方法
• 4.3 试验工况参数
• 4.4 试验结果整理与分析
• 4.4.1 风机抽力试验
• 4.4.2 循环水流量试验
• 5 冷却塔空气动力场数值模拟
• 5.1 冷却塔三维物理模型
• 5.2 冷却塔三维计算模型
• 5.2.1 湍流模型
• 5.2.2 DPM模型
• 5.2.3 Boussinesq模型
• 5.2.4 模型简化
• 5.3 边界条件和迭代控制
• 5.4 模拟结果及分析
• 5.4.1 模拟工况汇总
• 5.4.2 冷态流场模拟
• 5.4.3 热态流场模拟
• 5.4.4 模拟与试验对比
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表论文