冷却塔气室内混合消雾数值模拟与增膜型横流塔的工程设计

摘要

冷却塔在石油、电力、冶金、化工等领域都有广泛应用，随着社会的发展和技术的进步，对冷却塔的要求也不断提高，研究新型冷却塔，解决冷却塔存在的问题，可以不断提高冷却塔节水节能和消雾环保的技术水平。
　　本文针对逆流开式冷却塔，分析了在冬天或过渡季节风筒出口白雾产生的机理，以及白雾的诸多危害，并引入有消雾节水作用的干湿联合型冷却塔。此外，本文针对横流闭式冷却塔，设计了一种新型的高效横流闭式冷却塔，即在横流闭式冷却塔的管束中加装增膜板，以强化横流塔的冷却能力，其高效的换热结构可达到节能节水效果。
　　对开式冷却塔气室内上行的湿热空气和横向进入的干热空气的混合流动，用ICEM建立了网格模型，用CFD软件进行了数值模拟，结果表明：在气室内湿热空气和干热空气混合欠佳，冷却塔风筒出口仍有白雾集中的大片区域。为改善湿热空气和干热空气的混合情况，设计加装气室内湿热空气散流器和干热空气导流器，使得两股气流能够很好地混合，达到减少或消除冷却塔出口白雾之目的；同时，模拟了加装混合结构后，不同干湿比条件下，干湿比与混合度和压降的变化规律；根据变化规律，得出干湿比与混合能效比之间的关系，确定了干湿比合理范围。
　　对新型横流闭式冷却塔设计了加装增膜板的结构，即采用“手铐”状的固定结构，使增膜板位于上下管轴心连线的竖直平面位置，确保水膜均匀分布在增膜板两面。增膜型横流闭式冷却塔采用叉排管束，既可以强化空气绕流传热，又可以增大板上的水膜面积，进一步强化传热传质。在此基础上，完成了增膜型横流闭式冷却塔的整体结构设计，并进行了热力设计和水泵及风机的选型。基于所设计的结构参数，用SolidWorks绘制了三维装配图和零件图，为其工程应用提供了有益参考。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1课题研究背景及意义

1.2 冷却塔分类

1.3国内外研究进展

1.4本文研究内容

2 雾风混合数值模拟

2.1 概述

2.2 白雾产生机理

2.4 雾风流动数值模拟

2.5 雾风混合结构设计

2.6本章小结

3 蒸发冷却原理

3.1 水蒸发冷却原理

3.2 湿空气性质

3.3本章小结

4 增膜型横流塔热力设计和结构设计

4.1 基本设计条件

4.2 增膜型横流塔热力设计

4.3 流动阻力分析

4.4水泵及风机选型

4.5结构设计

4.6本章小结

5总结与展望

5.1 主要研究结论和成果

5.2 展望

致谢

参考文献

附录一 读研究生期间发表的论文

附录二 空气焓湿图