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机械通风式横流冷却塔的数值模拟

王未凡  
【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。


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