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

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去口塔冷却能力的影响。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(0=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。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号表

原创性声明及关于学位论文使用授权的声明

1前言

1.1冷却塔性能研究的必要性

1.2冷却塔研究现状

1.2.1冷却塔发展概况

1.2.2国内外研究现状

1.3本文的工作

2冷却塔概况

2.1冷却塔的分类

2.2冷却塔的工作过程

2.3冷却塔的结构

2.4塔内的传热和传质

2.4.1接触散热

2.4.2蒸发散热

2.4.3刘易斯关系式

2.4.4焓差法公式

3自然通风逆流湿式冷却塔的计算

3.1湿空气的性质

3.2冷却塔空气动力计算

3.2.1冷却塔抽力计算

3.2.2冷却塔阻力计算

3.2.3冷却塔阻力系数的计算

3.3冷却塔热力计算

3.3.1填料的热力及阻力特性

3.3.2冷却数的计算

3.3.3出口气态的决定

3.4冷却塔性能的评价

3.4.1冷却塔的理论冷却极限

3.4.2冷却塔性能的评价指标

3.5冷却塔计算的应用程序

3.5.1计算依据及程序的实现

3.5.2程序流程图

3.5.3程序说明

3.6计算实例

3.6.1工业塔实例

3.6.2计算方法

3.6.3计算结果分析

4冷却塔性能的模型试验研究

4.1试验及试验台简介

4.1.1试验目的

4.1.2试验台组成

4.1.3测量参数及所用仪表

4.1.4试验过程

4.2试验结果分析

4.2.1无风时塔的冷却性能分析

4.2.2有风时塔的冷却性能分析

4.2.3防风方案

5冷却塔冬季结冰及防止

5.1冷却塔结冰部位

5.2冷却塔结冰的危害

5.3冷却塔结冰原因

5.4冷却塔结冰机理分析

5.5冷却塔防结冰措施

5.6国外哈蒙冷却塔防冻技术简介

6结论与展望

参考文献

致谢