机械通风式横流冷却塔的数值模拟

【摘要】：在目前冷却塔数值研究的基础上，本文分析了横流湿式冷却塔的传热和传质过程，主要工作如下： 本文以一台机械通风式横流湿式冷却塔为研究对象，采用离散相模型，建立了横流湿式冷却塔内传热和传质模型，并用FLUENT程序对冷却塔的传热和传质过程进行了数值模拟，其中填料区的膜状流动用滴状流动来近似模拟，并且通过控制水滴的速度来得到所需要的传热和传质过程。通过计算，得到了冷却塔内的速度分布矢量图、压力分布图以及水和空气各参数在塔内的三维分布图、填料区的水温分布图等。 本文还对冷却塔提出了两方面的优化： 1、对原横流塔进行填料区散热效果的优化计算，这包括两部分：首先进行风速分布的计算，结果表明，风速分布均匀即Ⅰ区和Ⅲ区的风速比v_1/v_3=1对换热有利，因此设计中应尽量使风速趋于均匀分布。然后进行冷却塔淋水密度的优化计算，结果表明，Ⅱ区淋水密度大对换热有利，Ⅰ区淋水密度大对换热不利，最好情况约在Ⅱ区淋水密度/Ⅰ区淋水密度(即q_2/q_1)=2的情况。 2、对冷却塔的填料布置方式进行优化，优化后的冷却塔成为将填料倾斜40°的斜流塔。对其进行计算，并对其结果图进行分析。结果表明，改进后的冷却塔换热效果得到了增强。但是，采用相同的填料装填体积会产生占地面积增大的问题，为了解决这个问题，本文初步提出了一些改进措施。 本课题的研究成果为改善冷却塔的冷却性能提供了理论依据，并且为冷却塔的全面优化设计提供了丰富的数值研究资料。本文为冷却塔的优化提供了一种可行的数值研究方法，具有一定的理论意义和实用价值。