直接空冷式凝汽器翅片散热器流动传热性能及单元流场特性研究

论文摘要

当今世界能源短缺的形势日趋严重,而且能源的生产又必然受到经济与环保等因素的制约。直接空冷式凝汽器因为经济、环保、而且具有良好的换热性能,所以在空冷电站系统中得到了越来越广泛的应用。翅片作为构成凝汽器换热面的基本单元,其表面流动传热性能对凝汽器性能起决定性作用。在直接空冷翅片散热器翅片上的传热过程中,翅片的导热和空气的对流换热是相互耦合的,而这在以前的研究中忽略了。本文对直接空冷式凝汽器翅片散热器的三维耦合对流传热过程进行系统的数值模拟,并结合实验研究分析、总结了凝汽器翅片散热器的流动阻力和传热准则关系式,为工程设计提供了科学的依据。另一方面,由于直接空冷电站凝汽器几何结构和流场的复杂性等问题,使得实验研究受到许多限制。而采用CFD软件对其温度场和流场进行数值模拟分析,可以清楚地了解直接空冷凝汽器内部流场的压力、温度、速度等气动热力参数的分布和变化情况,优化其几何结构参数,缩短设计周期。本文研究了不同迎面风速和翅片长度对翅片散热器的传热和流动性能的影响以及不同的横风速度、风机转速、环境温度、风机叶片安装角直接空冷对凝汽器单元空气侧流动性能的影响。研究结果表明:a.采用数值分析对直接空冷凝汽器翅片散热器及进行模拟计算,计算结果与实验结果吻合良好,证明数值分析方法在直接风冷凝汽器翅片散热性能预测上是可行的;b.翅片扁管散热器气侧换热系数和流动阻力都随着迎面风速的增大而增大;在同样迎面风速下,随着翅片长度的增加,翅片扁管散热器的气侧换热系数逐渐减少,流动阻力逐渐增加。通过对模拟数据的回归分析,得出翅片扁管散热器的换热无量纲准则关系式: Nu=3.272354（l/（de））-0.243177·Re0.346902·Pr2.370178公式适用范围:40<Re<1800c.横风速度的增大、环境温度的升高,对直接空冷凝汽器单元流场产生不利的影响。散热器出口质量平均速度随着横风速度的增大和在额定转速下,随着环境温度的升高均呈线性减少;风机叶片安装角和风机转速的增大,则对直接空冷凝汽器流场产生有利的影响。散热器出口质量平均速度随着风机叶片安装角和风

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 主要符号说明
• 1 绪论
• 1.1 概述
• 1.2 文献综述
• 1.3 存在的问题及本课题的研究任务
• 2 电站凝汽器空气侧翅片传热与阻力特性实验
• 2.1 概述
• 2.2 风洞实验系统简介
• 2.3 测试原理及方法
• 2.4 实验元件几何尺寸与结构参数
• 2.5 实验数据整理
• 2.6 实验结果分析
• 3 直接空冷凝汽器翅片散热器流动与传热的数值模拟
• 3.1 引言
• 3.2 直接空冷凝汽器散热器空气侧对流换热的物理数学模型
• 3.3 控制方程
• 3.4 边界条件
• 3.5 数值计算方法
• 3.6 计算结果及其分析
• 4 凝汽器单元流场特性的数值模拟
• 4.1 物理模型
• 4.2 数学模型
• 4.3 边界条件的设定
• 4.4 数值求解
• 4.5 数据后处理方法
• 4.6 数值计算结果及分析
• 5 总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录：作者在攻读硕士学位期间论文发表情况