侧风环境下湿式冷却塔性能参数变化规律的试验的研究.pdfVIP

第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议 暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集 侧风环境下湿式冷却塔性能参数变化规律的 试验研究 高明，孙奉仲，史月涛，王凯，赵元宾 （山东大学，能源与动力工程学院，济南，山东，250061） 摘要：外界侧风在很大程度上影响自然通风逆流湿式冷却塔的传热传质性能，本研究根据相 似理论，通过热态模型试验，以冷却数和刘易斯数为出发点，研究了外界侧风对冷却塔传热 传质性能的影响。研究发现：冷却数和刘易斯数随着外界侧风的变化呈现先减小后增大的趋 势，拐点风速值为0.4m/s 。当外界侧风风速小于0.7~0.8m/s 时，侧风的存在严重恶化了传热传 质性能。当风速为0.4m/s 时，冷却数和刘易斯数的降幅最大，分别为20%和25% ，即此时冷 却塔的传热传质性能最差。 关键词：侧风；冷却数；刘易斯数；传热传质性能；冷却塔 1 引言 目前，国内外大型火电机组循环热效率偏低，很大程度上受凝汽器真空恶化的影响，而 冷却塔作为冷端系统中的主要设备之一，其冷却效率的高低影响着凝汽器的真空，进而影响 火电机组的循环热效率。在冷却塔常规设计和计算中，大多没有考虑外界侧风的影响[1-4] ，D.D. Derksen 等人[5-7]对外界侧风对湿式冷却塔的影响作了初步的研究探讨，但该研究中，模型塔和 实型塔之间不满足动力相似和热力相似的基本条件，而且也没有得出外界侧风对冷却塔传热 传质性能参数的具体影响。 作为目前国内的主流塔型的自然通风逆流湿式冷却塔，在实际运行过程中，外界侧风在 很大程度上恶化了塔内的传热传质性能。文献[8]已经对外界侧风对传热温差和冷却效率的影 响做了研究。因此，本研究主要以冷却数和刘易斯数两个主要性能参数为出发点，研究了外 界侧风对冷却塔传热传质性能的影响。 2 实验目的 本试验主要研究自然通风逆流湿式冷却塔的两个主要性能参数，即冷却数和刘易斯数， 随着外界侧风的变化规律，并与无风情况下的值进行比较，从而得出外界侧风对冷却塔传热 - 521 - 第二十一届全国水动力学研讨会暨第八届全国水动力学学术会议 暨两岸船舶与海洋工程水动力学研讨会文集 传质性能的影响。 3 试验简述 本研究的试验过程为热态模型塔试验，试验用模型塔根据相似理论模拟大型火力发电厂 冷却塔设计制造，模型塔尺寸为原体塔尺寸的1/100，实验过程模拟大型火力发电厂冷却塔的 实际工作过程。本试验试验变量为循环水进口温度t （工况点分别为：40 ℃，45 ℃，50℃，55 ℃和60℃）、循环水流量 3 3 3 3 3 Q （工况点分别为0.12m /h ，0.24 m /h ，0.36 m /h ，0.48 m /h ，0.60 m /h 和0.72 m3/h ：）和外界风速V （工况点分别为：无风，0.1m/s ，0.2 m/s ，0.3 m/s ，0.4 m/s ，0.5 m/s ， 0.6 m/s ，0.7 m/s 和0.8m/s ）。具体试验过程、仪器仪表和流程见参考文献[9,10]。 3 试验中相似准则 试验中，为了达到模拟的效果，需要满足下列相似性[11] 。 3.1 几何相似 对模型试验而言，模型塔和原型塔首先要满足几何相似的条件。该试验模型塔是以大型 火电机组冷却塔为基础，按照1:100 的比例建成的，它是备有防雾系统的光学透明塔，可防止 水蒸气在塔内壁结露。塔内有管式配水系统和多层填料。塔底部设有隔热集水池，可以保持 水位和水温。 3.2 动力相似 除了要满足几何相似之外，模型塔和实型塔之间还应该满足动力相似的条件，即三个相 似准则数， V D Re out out