法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2015-05-06
专利权人的姓名或者名称、地址的变更 IPC(主分类):F28F25/02 变更前: 变更后: 申请日:20120906
专利权人的姓名或者名称、地址的变更
2014-08-13
授权
授权
2013-01-30
实质审查的生效 IPC(主分类):F28F25/02 申请日:20120906
实质审查的生效
2012-12-05
公开
公开
技术领域
本发明涉及发电机冷却领域,特别是涉及一种超大型逆流式自然通风冷却 塔配水方法。
背景技术
目前逆流塔多用中央竖井、槽管结合的配水方式。配水槽与中央竖井相连, 配水管与配水槽相连,配水管下部连接三通并分至一个或两个喷头。
目前,通常采用简单的一维计算方法进行配水的水力计算得到淋水密度的 估计值;
该配水模拟方法具有如下不足:
1)现行一维计算方法大量的采用经验公式和经验系数,将会使配水计算结 果出现失真的现象,导致冷却塔配水均匀性较差。
2)超大型冷却塔配水管的长度一般超过30m,单条配水管设置的喷头数量 一般超过60个,配水系统越趋复杂会发生误差放大的情况。
发明内容
本发明的目的在于提出一种超大型逆流式自然通风冷却塔配水方法,可以 提高冷却塔配水的均匀性,提高冷却塔配水的可靠性。
为达到上述目的,采用的技术方案是:
一种超大型逆流式自然通风冷却塔配水方法,包括步骤:
建立其中一个喷头的三维几何模型以及建立配水管的三维几何模型;
设置第一边界条件;其中,所述第一边界条件包括:配水管进水侧截面的 水流压力和水流流速、所述喷头的水流压力和水流流速、所述配水管内管壁表 面的水流压力和水流流速;
根据所述第一边界条件、预设的第一配水管流量、湍动能方程和湍流耗散 函数方程,获取所述喷头的三维几何模型进水侧与喷头测的压力差;
根据所述压力差和所述喷头处的水流流速,获取所述喷头的水流阻力系数;
设置第二边界条件,其中,所述第二边界条件包括:所述配水管进口测的 水流压力、配水管的管壁粗糙度、喷头的过流面积以及所述喷头的水流阻力系 数;
根据所述第二边界条件、预设的第二配水管流量、所述湍动能方程和所述 湍流耗散函数方程,获取所述喷头的水流量;
根据所述喷头的水流量、冷却塔的喷头数以及冷却塔的淋水区域总面积, 获得冷却塔的淋水密度;
当所述冷却塔的淋水密度小于预设的淋水密度时,增大配水管进水测水流 压力。
本发明先建立单个喷头的三维几何模型和配水管的三维几何模型,通过设 置合理的喷头的三维几何模型的边界条件,并利用预设的第一配水管流量、湍 动能方程和湍流耗散函数方程,可得到喷头的三维几何模型进水侧与喷头测的 压力差;根据该压力差可得到喷头的水流阻力系数;根据喷头的水流阻力系数, 并利用预设的第二配水管流量、所述湍动能方程和所述湍流耗散函数方程,获 取各个喷头的水流量,可得到各个喷头的水流量;根据冷却塔配水管上的所有 喷头数目和淋水区域面积,可得到冷却塔的淋水密度;当冷却塔的淋水密度小 于预设的淋水密度时,增大配水管进水测水流压力。相比于传统的冷却塔配水 方法,本发明可以提高冷却塔配水的均匀性,提高冷却塔配水的可靠性。
附图说明
图1为本发明的一个实施例流程图。
具体实施方式
为便于理解本发明,下面将结合附图进行说明。
本发明提出一种超大型逆流式自然通风冷却塔配水方法,请参考图1,包括 步骤:
S101、建立其中一个喷头的三维几何模型以及建立配水管的三维几何模型;
S102、设置第一边界条件;
设置第一边界条件;其中,第一边界条件包括:配水管进水侧截面的水流 压力和水流流速、喷头的水流压力和水流流速、配水管内管壁表面的水流压力 和水流流速。
S103、根据第一边界条件、预设的第一配水管流量、湍动能方程和湍流耗 散函数方程,获取喷头的三维几何模型进水侧与喷头测的压力差;
S104、根据压力差和喷头处的水流流速,获取喷头的水流阻力系数;
S105、设置第二边界条件;
设置第二边界条件,其中,第二边界条件包括:配水管进口测的水流压力、 配水管的管壁粗糙度、喷头的过流面积以及喷头的水流阻力系数。
S106、根据第二边界条件、预设的第二配水管流量、湍动能方程和湍流耗 散函数方程,获取该喷头的水流量;
S107、根据喷头的水流量、冷却塔的喷头数以及冷却塔的淋水区域总面积, 获得冷却塔的淋水密度;
S108、当冷却塔的淋水密度小于预设的淋水密度时,增大配水管进水测水 流压力。
为更好的理解,将从以下步骤进行详细阐述,包括:
一、建立其中一个喷头的三维几何模型以及建立配水管的三维几何模型;
建立其中一个喷头的三维几何模型时,可以采用以下方法:获取喷头的喷 嘴直径D1和配水管道的直径D2,配水管道长度取了15倍的配水管道直径长度, 进口端(进水侧)为10倍管道直径长度,另一端为5倍管道直径长度,管道末 端为壁面条件,建立喷头的三维几何模型;
建立配水管的三维几何模型时,由于管道是严格对称的,为避免过大的计 算量,对其一半的配水管进行模型的建立。
二、设置第一边界条件;
设置边界条件时,在配水管道与喷头连接处划分较密网格,壁面处的起始 网格尺寸为1mm,增长率为1.1,最大网格尺寸为6mm。由于配水管道很长, 因此选用了一个小区域进行这部分的网格划分,在距离喷头管道中心轴线两侧 各100mm处选取配水管道的两个截面,构成这部分区域体,这部分网格总数42 万。
对喷头的喷嘴部分,网格处理方式与配水管道相同,对横截面进行网格加 密,给定侧壁面网格数,进行拉伸平铺完成体网格的划分,截面网格的起始尺 寸0.5mm,增长率1.08,最大网格3mm,网格总数4.3万;
根据该网格进行设置第一边界条件。
三、根据第一边界条件、预设的第一配水管流量、湍动能方程和湍流耗散 函数方程,获取喷头的三维几何模型进水侧与喷头测的压力差;
具体的,湍动能方程(k方程):
湍流耗散函数方程(ε方程):
其中,μt=ρCμk2/ε,μk=μ+μt/σk,με=μ+μt/σε
μeff=μ+μt=μ+ρCμk2/ε,Sk=Θ-ρε,
Cμ=0.09,σk=1.0,σε=1.3,C1=1.44,C2=1.92,ρ,k,ε,μ,μt分别为流体密 度、湍动能、湍流耗散率、流体动力粘性系数和湍流粘性系数;u,v分别为流体 速度在x,r方向的分量;x方向(竖直方向)r方向(径向)。
具体计算时,在FLUENT软件上进行。
通过第一边界条件、预设的第一配水管流量、湍动能方程和湍流耗散函数 方程,获取喷头的三维几何模型进水侧与喷头测的压力差ΔP。
四、根据压力差和喷头处的水流流速,获取喷头的水流阻力系数;
具体的,根据公式获取喷头的水流阻力系数;
其中,ΔP为压力差;ξ为喷头的水流阻力系数;ρ为水的密度;V为喷头处 的水流流速。
为了提高准确度,可输入多个预设的第一配水管流量,那么根据步骤三可 得到多个压力差;
根据步骤三中的多个压力差,在本步骤中可得到多个喷头的水流阻力系数;
求取多个喷头的水流阻力系数的平均值。以该喷头的水流阻力系数的平均 值来设置步骤五的中的喷头的水流阻力系数。
五、设置第二边界条件;
具体的,在设置第二边界条件时,对整个配水管道划分网格,在靠近壁面 处的网格都要进行加密,粗管道由壁面到管中心起始网格尺寸为6mm,最大网 格20mm,网格增长率为1.2;细管道由壁面到管中心起始网格为4mm,最大为 15mm,网格增长率为1.1。
在配水管道与喷头连接处网格划分较密,在两侧距离喷头中心轴线各50mm 处选取配水管道的两个截面,构成一个小的区域进行喷头处小体的网格划分, 由喷头处向外扩散网格尺寸逐渐增加,粗管径的喷头处,起始网格尺寸为1mm, 增长率为1.1,最大网格尺寸为6mm;细管径的喷头处,起始网格尺寸为1mm, 增长率为1.1,最大网格尺寸为4mm。
异管径连接处,网格划分也比较密,由细管径一端向粗管径一端网格尺寸 逐渐增加,起始网格为4mm,增长率为1.15,最大网格尺寸为6mm。
根据配水管网格设置第二边界条件。
另外,电站的冷却塔在全年运行中一般处于无人问津的状态,在长时间运 行情况下,对带有槽式配水系统的冷却塔实际考察时发现,配水管和喷嘴内存 在积淤、结垢发生部分堵塞的现象,而采用海水作为循环介质时还会发生海生 物生长的情况,因此设置旧配水管的第二边界条件时,适当调整配水管的管壁 粗糙度、喷头的过流面积。
六、根据第二边界条件、预设的第二配水管流量、湍动能方程和湍流耗散 函数方程,获取该喷头的水流量;
七、根据喷头的水流量、冷却塔的喷头数以及冷却塔的淋水区域总面积, 获得冷却塔的淋水密度;
由于冷却塔配水管上的喷头设置均匀,喷头规格几乎一致,因此,根据其 中一个喷头的流水量、配水管上所有喷头的数目以及冷却塔的淋水区域总面积, 可获得冷却塔的淋水密度。
八、当冷却塔的淋水密度小于预设的淋水密度时,增大配水管进水测水流 压力。
当冷却塔的淋水密度小于预设的淋水密度时,增大配水管进水测水流压力。
在其中一个实施方式中,为了方便工作人员掌握冷却塔配水状况,还包括 步骤:发出报警提示。
本发明先建立单个喷头的三维几何模型和配水管的三维几何模型,通过设 置合理的喷头的三维几何模型的边界条件,并利用预设的第一配水管流量、湍 动能方程和湍流耗散函数方程,可得到喷头的三维几何模型进水侧与喷头测的 压力差;根据该压力差可得到喷头的水流阻力系数;根据喷头的水流阻力系数, 并利用预设的第二配水管流量、湍动能方程和湍流耗散函数方程,获取各个喷 头的水流量,可得到各个喷头的水流量;根据冷却塔配水管上的所有喷头数目 和淋水区域面积,可得到冷却塔的淋水密度;当冷却塔的淋水密度小于预设的 淋水密度时,增大配水管进水测水流压力。相比于传统的冷却塔配水方法,本 发明可以提高冷却塔配水的均匀性,提高冷却塔配水的可靠性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细, 但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域 的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和 改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附 权利要求为准。
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