基于拟牛顿法气-液直接接触式冷却塔设计实例研究

摘要

最优化计算方法是能源与动力专业的基础课程,目前缺乏关于能源装备的实际案例.采用拟牛顿算法求解气-液接触式冷却塔设计问题.首先基于蒸发和冷凝物理过程构建常微分方程,进而采用拟牛顿法求解常微分方程,为改善迭代稳定性,开发一种基于液相温度最大值点的迭代更新算法,具有很好的收敛速度和稳定性.针对国外某台28 MWe富氧燃烧电厂实际烟气计算所需冷却塔填料高度.研究发现:L/G对填料高度和烟气出口湿度的影响相似.过低的L/G大大增加填料高度和烟气出口湿度,而过高的L/G并不能有效降低填料高度和烟气出口湿度,存在最优L/G范围.降低液体温度提高了冷却塔出口烟气的冷凝效率,但温度低于10℃,冷凝效率的提升有限.根据L/G与液体温度的关系,获得最优的液体温度为10℃,相应的最优L/G范围为3.4～4.5.