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柴油机电站空冷岛高度与其性能的关系研究

张曼斐  
【摘要】:空冷岛被广泛应用于柴油机电站的冷却系统中。在空冷单元中,冷却水冷却过柴油机机体后变成高温水排入管翅式热交换器(空冷散热器),冷却空气则通过安装在其下方的风机向上抽吸穿过翅片,冷空气带走水中的热量,使水冷却,但是,在此过程中容易发生热风回流。热风回流现象是指来自空冷器的一部分热空气返回风机入口,如果热风回流大量发生,则会导致风机进气温度显著升高,从而大大降低空冷器的换热效率。通过考虑环境风速和空冷平台高度的影响,对某柴油机电站10×10339 kW空冷岛的热流特性和传热性能进行了数值模拟。仿真中使用了简化空冷器物理模型,并结合设计数据作为输入参数,基于SIMPLE算法和k-ε湍流模型,在环境温度为33℃和主导风向(西风)条件下,运用计算流体力学软件FLUENT,将热风回流率作为评价标准,对该空冷岛进行研究,获得了风速对不同平台高度的空冷岛热风回流率的影响,通过后处理得到了空冷岛周围的流场分布和温度场分布,为设计柴油机电站空冷系统提供了理论依据。结果如下:(1)在主导风向条件下,空冷岛高度和其周围的环境风风速变化都易引起热风回流现象;(2)当风速不变,空冷岛高度在一定范围变化时(4.8 m~8.8 m),热风回流率随空冷岛高度增加而降低。平台高度由4.8 m增加到5.8 m时,空冷岛热风回流率下降幅度较大;(3)当空冷岛高度一定时,导致热风回流率变化的主导因素是环境风风速。空冷岛的热风回流率随着风速的增大先上升后下降,风速超过3 m/s时,对热风回流率的影响较大。在主导风向条件下,环境风速越大,热风回流现象改善越明显,对机组的影响也越大;(4)受热风回流影响,位于空冷平台边缘的风机入口风温比其他风机高;(5)经过分析可得知,本文所研究的柴油机电站空冷岛平台最佳高度应设置在7.8 m左右。当空冷岛高度继续增加时,风机入口风温变化不大。


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