一种湿式逆流自然通风冷却塔三维热力计算方法

摘要

一种湿式逆流自然通风冷却塔三维热力计算方法，由以下几个步骤组成；(1)确定冷却塔进塔水温和进塔水量，设置第一喷射源；（2）提取填料区上部冷却水温和冷却水量；（3）进行填料区传热传质和阻力计算；（4）提取填料区下部冷却水温和冷却水量，设置第二喷射源；（5）进行雨区传热传质和阻力计算，获取冷却塔出塔水温。本发明解决了填料区冷却水存在液滴、液膜相互变化导致传热传质计算难以准确进行的问题，是湿式逆流自然通风冷却塔全面准确的三维热力计算方法，为湿式逆流自然通风冷却塔热力设计和研究提供依据。

说明书

技术领域

本发明涉及一种湿式逆流自然通风冷却塔三维热力计算方法，用于湿式逆流自然通风冷却塔热力计算。

背景技术

随着煤炭石油资源的日益减少，以及国家对环保事业的日益重视，发电企业新建项目大多采用更加高效低污染的大容量机组以及核电机组。 尤其是核电机组的发展更是下阶段我国能源发展的主力军，根据《国家核电发展专题规划(2005-2020年)》及其后来的修订版本，我国预计到2020年核电机组总容量将达到8000万千瓦。核电机组冷却塔配置采用“一机一塔”配置较“一机两塔”或者“一机多塔”在经济性、安全性等方面更具优势。但这种配置方式中的湿式逆流自然通风冷却塔规模将远远超出现行规范适用范围以及已建成湿式逆流自然通风冷却塔规模，其塔内流场分布不均匀性将更为明显，其热力计算应采用三维热力计算方法。但由于冷却塔内冷却水在填料区存在液滴、液膜的相互转换。实现该区内湿空气和冷却水之间的传热传质和阻力纯三维计算是非常困难的。

上述事实说明，现阶段由纯粹理论推导和公式来实现冷却塔填料区传热传质和阻力三维计算是不可能实现的。其主要原因是冷却塔填料区冷却水存在液滴、液膜相互转换。这种转换对填料区内冷却水与湿空气之间的传热传质和相互作用的影响在目前还没有得出合理精确的相关理论分析，不能用相应的理论推导和公式来进行三维计算。研究表明，填料区是冷却塔内传热传质和阻力发生的主要区域，其热质交换量占整个冷却塔热质交换量的60~70%。其产生的湿空气压降也占整个冷却塔湿空气压降30%—40%，在冷却塔热力性能计算中，该区域的热力计算起着极为关键的影响。

一种湿式逆流自然通风冷却塔三维热力计算方法是一种测试数据和理论分析相结合的冷却塔三维热力计算方法，基于填料实测资料，完成冷却塔内填料区的传热传质和阻力三维热力计算，进而完成整个冷却塔三维热力计算。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：解决冷却塔填料区冷却水存在液滴、液膜转换导致纯粹通过理论推导和公式计算难以完成该区冷却水和湿空气传热传质和阻力三维计算的问题，完成冷却塔三维热力计算，为冷却塔热力设计和研究提供依据。

为了解决上述问题，本发明提供一种用于湿式逆流自然通风冷却塔三维热力计算的方法，包括以下步骤：

（1）在冷却塔喷淋区上部设置第一喷射源；

（2）建立冷却塔喷淋区阻力模型；

（3）建立冷却塔填料区传热传质和阻力模型；

（4）在冷却塔填料区下部设置第二喷射源；

（5）建立冷却塔雨区传热传质和阻力模型。

所述的在冷却塔喷淋区上部设置第一喷射源是依据已知的冷却塔进塔水温、进塔水量及其分布，结合喷淋区上部的喷射面网格分布情况，设置与实际情况对应的第一喷射源。

所述的建立冷却塔喷淋区阻力模型是编写喷淋区相对的阻力UDF程序，根据第一喷射源设定的进塔水温、进塔水量及其分布，建立喷淋区阻力模型，通过模型计算确定填料区上部冷却水温、冷却水量及其分布。

所述的建立冷却塔填料区传热传质和阻力模型是编写冷却塔填料区传热传质和阻力计算UDF程序，提取填料区上部计算冷却水温、冷却水量及其分布，建立冷却塔填料区传热传质和阻力模型，通过模型计算确定填料区下部冷却水温、冷却水量及其分布。

所述的在冷却塔填料区下部设置第二喷射源是指提取计算出来的填料区下部冷却水温、冷却水量及其分布，结合填料区下部的喷射面网格分布情况，设置与对应的第二喷射源。

所述的建立冷却塔雨区传热传质和阻力模型是：编写冷却塔雨区传热传质和阻力计算UDF程序，根据第二喷射源设定的进塔水温、进塔水量及其分布，建立冷却塔雨区传热传质和阻力模型，通过模型计算确定出塔冷却水温、冷却水量及其分布情况。

本发明的有益效果是：本发明是一种湿式逆流自然通风冷却塔全面准确的三维热力计算方法，为湿式逆流自然通风冷却塔热力设计和研究提供依据。 

附图说明

图1为湿式逆流自然通风冷却塔示意图。

图2为湿式逆流自然通风冷却塔三维计算方法框架图。

具体实施方案

参见图1、图2，一种湿式逆流自然通风冷却塔三维计算方法可分为五步进行，分别是：

第一步：确定冷却塔进塔水温和进塔水量，设置第一喷射源。进塔水温和进塔水量是已知的，结合冷却塔喷淋区上部的喷淋面网格划分情况以及冷却塔淋水密度分布情况，可采用DPM模型和UDF程序设置第一喷淋面。

第二步：提取填料区上部冷却水温和冷却水量。编制填料区UDF程序，提取第一步中DPM模型和UDF程序计算得到的填料区上部冷却水温和冷却水量及其分布情况。

第三步：进行填料区传热传质和阻力计算。编制填料区传热传质和阻力计算UDF程序。利用提取的填料区上部冷却水温和冷却水量，结合填料测试数据及其在计算冷却塔内布置情况，计算填料区下部冷却水温和冷却水量。

    第四步：提取填料区下部冷却水温和冷却水量，设置第二喷射源。编制雨区UDF程序，提取第三步中UDF程序计算得到的填料区下部冷却水温和冷却水量及其分布情况，结合冷却塔雨区上部的喷淋面网格划分情况以及冷却塔淋水密度分布情况，可采用DPM模型和UDF程序设置第二喷淋面。

第五步：进行雨区传热传质和阻力计算，获取冷却塔出塔水温。编制雨区传热传质和阻力计算UDF程序。利用提取的填料区下部冷却水温和冷却水量，计算雨区下部冷却水温和冷却水量，最终获取冷却塔出塔水温。