发电厂冷却塔弧形布置填料层的特性分析

doi:10.3969/j.issn.1000-7229.2014.11.022

摘要/Abstract

摘要：

填料是自然通风湿式冷却塔最主要的换热部分，其换热量占冷却塔总换热量的60%~70%，具有很大的节能潜力。针对填料层的布置方式，提出了用弧形填料层替代传统水平布置填料层的构想，并借助Fluent模拟软件，建立了湿式冷却塔弧形填料层的传热传质模型。研究对比了不同弧度的填料层布置对冷却塔热力性能的影响，并计算分析了不同环境侧风下，弧形填料层冷却塔内空气流场、出塔水温等参数的变化。研究结果表明：与传统的水平布置相比，弧形布置填料层增加了一部分换热面积，改善了雨区空气流场，从而增加了冷却塔的换热量，使冷却塔抽力增加，出塔水温降低；在环境侧风条件下，这种改善效果更加显著，以填料层弧度0.12 rad为例，当环境风速6 m/s时，出塔水温最高可降低0.36 ℃。

关键词: 冷却塔, 弧形填料层, 弧度, 侧风, 数值模拟

Abstract:

Packing is the most important part of the heat exchanger in natural draft wet cooling tower, which accounts for 60%-70% of the total heat transfer, so it has a great potential in energy saving. According to the arrangement of packing layer, this paper put forward the idea that used arc-shaped packing layer instead of traditional horizontal packing layer； established a heat and mass transfer model for the arc-shaped packing layer in wet cooling tower with using simulation software Fluent. Then, the impact of packing layer arrangement with different radians on the thermal performance of cooling tower was studied and compared； the relevant parameters’ changes of arc-shaped packing layer in wet cooling tower, such as air flow field and outlet water temperature, were calculated and analyzed under different natural crosswind conditions. The research results show that： the arc-shaped packing layer can increase the heat exchange area, improve the air flow field in rain zone, thus increase the heat exchange quantity and pumping power of cooling tower, and reduce the outlet water temperature； this improvement is more significant under natural crosswind conditions. In the case of 0.12 rad packing layer, when the natural wind speed is 6 m/s, the outlet water temperature can be reduced up to 0.36 ℃.

Key words: cooling tower, arc-shaped packing layer, radian, crosswind, numerical simulation

赵文升，肖龙跃，丁晓冬. 发电厂冷却塔弧形布置填料层的特性分析[J]. 电力建设, 2014, 35(11): 127-131.

ZHAO Wensheng, XIAO Longyue, DING Xiaodong.

Characteristic Analysis on Arc-Shaped Packing Layer of Cooling Tower in Power Plant

[J]. ELECTRIC POWER CONSTRUCTION, 2014, 35(11): 127-131.

参考文献

［1］周兰欣，蒋波.横向风对湿式冷却塔热力特性影响数值研究［J］.汽轮机技术，2009，51（3）：164-168.

［2］刘东兴，周压素.冷却塔淋水填料的研究进展［J］.建筑热能通风空调，2008，27（5）：27-31.

［3］ Krger D G.Air-cooled heat exchangers and cooling towers［M］.Tulsa，U.S.A：Pennwell Corp ，2004：61-65.

［4］黄东涛，杜成琪.逆流式冷却塔填料及淋水分布的数值优化设计［J］.应用力学学报，2000，17（1）：102-110.

［5］高福东.基于空气动力场的逆流湿式冷却塔填料优化布置［D］.济南：山东大学，2008.

［6］高明，王妮妮，孙奉仲，等.自然通风湿式冷却塔冷却数随外界侧风变化规律的研究［J］.中国电机工程学报，2012，32（17）：20-23.

［7］赵元宾，杨志，高明，等.填料非均匀布置对大型冷却塔冷却性能的影响［J］.中国电机工程学报，2013，3（20），96-103.

［8］曾建柱.天津北疆发电厂12 000 m2海水冷却塔设计［J］.电力建设，2009，30（2）：58-60.

［9］周兰心，马少帅，刘正良，等.一种新型进风导流装置在冷却塔中应用的数值研究［J］.华东电力，2013，41（6）：1359-1363.

［10］赵元宾.超大型冷却塔热力性能三维数值计算研究［R］.广州：广东省电力设计研究院，2011.

［11］ Kloppers J C，kroger D G. A critical investigation into the heat and mass transfer analysis of counter flow wet-cooling towers［J］. International Journal of Heat and Mass Transfer，2005，48（3-4）：765-777.

［12］郑水华. 超大型冷却塔内气液两相流动和传热传质过程的数值模拟研究［D］. 杭州：浙江大学，2012.

［13］周兰欣，马少帅，弓学敏，等.自然通风湿式冷却塔加装斜面挡风墙的数值研究［J］.动力工程学报，2013，33（1）：47-52.

［14］胡丹梅，宗涛，张志超，等.自然通风逆流湿式冷却塔进风口导叶板结构参数优化［J］.中国电机工程学报，2013，33（11）：30-38.

［15］赵元宾，孙奉仲，王凯，等.十字隔墙湿式冷却塔冷却特性的数值研究［J］.中国电机工程学报，2009，19（8）：6-13.

［16］赵元宾，孙奉仲，王凯，等.侧风对湿式冷却塔空气动力场影响的数值分析［J］.核动力工程，2008 ，29（6）：35-40.

［17］石诚，罗书祥，廖内平，等. 德国大型自然通风冷却塔、海水自然通风冷却塔和烟道式自然通风冷却塔简介［J］.电力建设，2008，29（5）：82-85.

[1]	靳晶新，叶林，吴丹曼，陈小雨，张亚丽，饶日晟. 风能资源评估方法综述[J]. 电力建设, 2017, 38(4): 1-.
[2]	李永华，刘娟，汤金明. 挡风板纵向间隔悬挂对湿式冷却塔热力特性影响的数值模拟[J]. 电力建设, 2016, 37(1): 119-124.
[3]	曾利华，张国. 基于多重参考模型的风电场风机尾流模拟[J]. 电力建设, 2015, 36(8): 135-140.
[4]	刘振宇. 覆冰导线空气动力系数数值分析[J]. 电力建设, 2014, 35(9): 82-87.
[5]	叶浩，李华锋，黄志龙. 基于混凝土损伤塑性模型的自然通风冷却塔非线性抗震分析[J]. 电力建设, 2014, 35(9): 88-92.
[6]	丛培江，钱永丰，李敬生，李春雨，宋良华. 改进的双曲线冷却塔塔筒壁厚计算方法[J]. 电力建设, 2014, 35(7): 146-149.
[7]	黄新波，林淑凡，朱永灿，王玉鑫，宋桐. 覆冰环境下输电导线外流场数值模拟与分析[J]. 电力建设, 2014, 35(5): 6-12.
[8]	周兰欣，王晓斐，王喆，吴瑞康. 空冷岛加装挡风墙的数值模拟[J]. 电力建设, 2014, 35(5): 88-93.
[9]	齐阳阳，吴红杰，刘辉. 直接空冷机组单风道地下进风数值分析[J]. 电力建设, 2014, 35(5): 94-98.
[10]	郭剑，陈继良，曹文炅，蒋方明. 增强型地热系统研究综述[J]. 电力建设, 2014, 35(4): 10-24.
[11]	吴婷婷，张学镭. 环境风影响下直接空冷机组喷雾增湿系统数值模拟[J]. 电力建设, 2014, 35(2): 7-12.
[12]	陈斌，王小松. 冷却塔塔筒子午向钢筋布置[J]. 电力建设, 2014, 35(2): 76-79.
[13]	魏春枝，陈顺宝. 600 MW机组排汽缸流场特点及其结构优化[J]. 电力建设, 2014, 35(2): 108-112.
[14]	周兰欣，王晓斐，吴瑞康. 空冷岛加装挡风网对凝汽器换热效率的影响[J]. 电力建设, 2014, 35(1): 88-92.
[15]	倪煜，李德波. 660 MW超超临界旋流对冲燃煤锅炉二次风配风方式对NOx分布影响的数值模拟[J]. 电力建设, 2014, 35(1): 109-113.