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自然通风逆流湿式冷却塔性能评价及环境侧风影响的试验研究

程艳花  
【摘要】: 电厂中冷却塔的冷却性能直接关系到电厂的安全、经济和稳定运行。因此,对冷却塔性能的研究具有重大的工程意义和现实意义。 在目前冷却塔传热传质研究的基础上,本文以自然通风逆流湿式冷却塔为研究对象,建立了塔内传热传质的数学模型,并通过编程实现了冷却塔的一维计算,可以对无风时冷却塔的性能进行评价。 文中以某自然通风逆流冷却塔为例,分析了循环水温、循环水量和环境参数对于冷却塔性能的影响,初步探讨了各因素对于冷却塔冷却能力的影响。计算结果表明,循环水温的变化对冷却塔的性能影响不大;进塔水量增多时,出塔水温升高,塔的冷却效果减弱;环境空气的温度升高,相对湿度增大时,出塔水温升高。 本文还利用现有的试验台对冷却塔进行了模型试验研究。测试结果表明,无风时,进塔风速沿周向各个角度是均匀分布的,同时还分析了进塔水温和进塔水量的变化对于模型塔的影响,得出的结论与计算结果是一致的。 试验还对环境侧风影响下的模型塔进行了测试,试验风速值与实际风速值大约为1:10的比例。当风速较小时,进风口周向各处的风速近似相等,冷却温差和效率系数变化不大,此时风对冷却塔的影响较小;环境风速增大时,迎风侧各测点(θ=0°、45°)的进塔风速也随之变大,压迫背风侧的空气入流,因而侧风区和背风侧的进塔风速逐渐减小,此时冷却温差和效率系数都降低,当风速V_w=0.5m/s左右时,它们会有一个最小值;风继续增大时,塔的迎风面风速很高,而在塔的背风侧已经看不出明显的进风,此时冷却温差和效率系数出现了增大的趋势,当风速V_w>0.7m/s时,冷却温差和效率系数大于无风时的值,此时风对冷却塔性能的影响由不利变为有利。 为了降低风对于冷却塔的不利影响,试验中在模型塔的进风口处放置了导风板,通过测试发现,加装了导风板之后,无风时塔进风口各处的风速也是均匀分布的,但是由于导风板的角度可以使气流在塔内形成横向漩涡,增强了雨区的换热,因此冷却温差和效率系数都比无导风板时的大,而角度为90°时导风板就失去了这一作用。有环境侧风时导风板的效果更加明显,导风板在塔内诱导出的横向漩涡能够平衡进风口周向各处的进风,使风影响下的塔内空气流场得到改善,同时还能有效地防止“穿堂风”现象,增强了塔内的传热传质,因而有导风板时塔的冷却温差和效率系数都较无导风板的大。通过对试验数据的分析发现,环境风速不大,即风对冷却塔的性能不利时,有导风板时冷却温差和效率系数的增幅最大,这就意味着导风板是一种有效的防风方案。 在北方地区,冷却塔冬季运行时结冰会严重威胁冷却塔的安全和经济运行。本文分析了冷却塔结冰的原因,并据此讨论了各种防结冰的措施。


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