间接空冷机组空冷塔翅墙结构优化及数值模拟研究

摘要

间接空冷系统主要应用于我国富煤贫水地区的火电机组中。由于其主要依靠空气对循环水进行非接触式冷却,故环境改变将很大程度上影响其冷却效率。
　　为解决夏季大风天气空冷机组背压升高造成负荷下降的问题,本文使用FLUENT软件,采用多孔介质模型、κ-ε湍流模型和布氏近似假设,对某电厂SCAL间接空冷系统中椭圆翅片管和空冷塔的流动换热特性进行了数值模拟研究。得到了不同环境风速下,椭圆翅片管的流动阻力与迎面风速的关系,空冷塔内外空气的速度和温度分布,以及空冷塔的通风量和散热量;将空冷塔底部分为W、Tr、Tl和L四个区域,分析了环境风速对各区域流动换热性能的影响,并引入参数空冷塔热效率εth描述空冷塔性能受环境风速的影响程度。
　　在此基础上,考虑添加十字翅墙以改善空冷塔的流场,提高换热性能,并对翅墙的效果进行了数值模拟计算。计算表明,添加翅墙能有效地改善空冷塔T区空气的绕流和涡流现象,增加进风量从而增强换热,特别是当风速高于6m/s时,改善效果更加明显。本文对翅墙结构参数(包括翅墙安装角度θ、高度 h和宽度b)进行了优化计算,通过比较发现翅墙结构参数为θ=0°,h=16.4m,b=10m时,环境风对空冷塔的影响最小,空冷塔热效率最高可提高26.52％,机组背压最多可降低4.3kpa。本文还对安装翅墙后空冷塔在春秋冬季的工作情况进行了模拟计算,结果表明,翅墙不仅可以改善空冷塔在春夏秋季的流动和传热性能,降低机组背压,而且在冬季还可以起到有效防冻的作用。

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第1章 绪 论

1.1 间接空冷系统简介

1.2 间接空冷机组的发展现状

1.3 间接空冷机组的研究现状

1.4 本课题的研究任务

第2章 间冷机组换热管束性能的数值模拟

2.1 CFD理论介绍

2.2 物理模型和边界条件

2.3 换热管束性能的数值模拟分析

2.4 本章小结

第3章 间接空冷塔在夏季工况的数值模拟

3.1 数值建模和计算方法

3.2 数值计算结果及分析

3.3 本章小结

第4章 间接空冷塔翅墙结构优化数值模拟

4.1 数值建模

4.2 数值计算结果及分析

4.3 最优结构参数验证计算

4.4 安装翅墙对空冷机组背压的影响

4.5 翅墙对空冷塔在其他季节运行的影响

4.6 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 本文的研究成果

5.2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢