直接空冷系统扁平管翅片结构优化与性能分析

发布时间：2017-10-06 14:26

  本文关键词：直接空冷系统扁平管翅片结构优化与性能分析

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【摘要】：蛇形翅片扁平管是电站直接空冷系统的基本散热元件,研究其结构优化和流动换热性能分析,对于电站空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。以直接空冷系统典型的连续蛇形翅片扁平管束为研究对象,通过实验,研究不同的翅片管间距对翅片间冷却空气的的流动换热特性的影响,以及垂直进风和倾斜进风工况下,翅片散热性能的变化。结果表明,在相同的风速下,随着管间距的减小,翅片的换热系数增大,而阻力系数的变化相对复杂。实验条件下,管间距为56.8mm时整体性能较优。对比同一管型在不同工况下的性能可得,垂直进风工况下,翅片管的换热性能较优,这是由于倾斜进风时,迎面空气流动发生折转,进入翅片通道中的空气流速大大降低造成的。研究结果为扁平管连续翅片结构的进一步优化提供了基础数据。空冷单元的翅片管进口方向与风机引风方向存在60。的夹角,致使近似直线上升的冷却气流需要经过翅片管流道的折转作用,才能完成对翅片管束的冷却,最终流出空冷单元。这种流动的折转,对气流造成了较大的进口阻力损失,因此优化翅片管的进口结构,对于优化整个空冷单元的流动与换热的改善,有很重要的作用。对扁平管蛇形翅片,在保证垂直间距不变的基础上,通过改变翅片与基管的倾斜角度进行结构改进,综合比较分析。结果表明,将倾斜翅片管束应用与空冷单元实际运行时,倾斜翅片可以有效地改善空冷三角单元整体的流动与换热特性,且20。～40°为最优倾角区间。对于应用于火电机组直接空冷凝汽器的扁平翅片管,比较分析了多种湍流模型用于性能数值模拟的可靠性和适用性。通过与直接大涡模拟和实验结果的分析对比,发现选择k-ω SST模型,能够较好的反映翅片管在不同进风条件下的特性。建立扁平翅片管三维流动和传热物理数学模型,针对实际运行空冷冷凝器翅片管束的倾斜布置以及轴流风机产生的螺旋冷却空气流场,对不同倾斜角度和垂直进风的影响进行了系统的数值模拟分析,获得不同进风风速、进风倾斜角度下翅片管空气侧流动和传热的特性。引入支持向量机算法,对影响翅片管流动传热性能的多种作用因素进行了拟合分析,得出相应的拟合向量。研究结果为进一步研究空冷单元以及空冷岛的运行特性提供理论依据。
【关键词】：直接空冷 蛇形翅片扁平管 倾斜翅片 倾斜进风 流动换热特性
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究动态11-14
• 1.2.1 国外空冷技术研究现状11-12
• 1.2.2 国内空冷技术研究现状12-14
• 1.3 论文的主要工作14-16
• 第2章 直接空冷扁平翅片管束散热性能的实验研究16-25
• 2.1 实验设计及实验系统16-20
• 2.1.1 实验目的16
• 2.1.2 实验设备16-17
• 2.1.3 实验方法17-19
• 2.1.4 数据处理19-20
• 2.1.4.1 空气侧阻力系数与对流换热系数的计算19
• 2.1.4.2 无量纲准则数19-20
• 2.1.5 误差分析20
• 2.2 结果与讨论20-24
• 2.2.1 实验结果20-22
• 2.2.2 性能评价指标及无量纲数关联式22-24
• 2.3 本章小结24-25
• 第3章 倾斜翅片对于直接空冷单元的性能优化的研究25-34
• 3.1 多尺度数值模拟研究方法25-26
• 3.2 物理数学模型26-30
• 3.2.1 扁平管蛇形翅片和空冷单元物理模型26-27
• 3.2.2 数学模型与数值方法27-28
• 3.2.3 边界条件及收敛准则28-30
• 3.3 数值模拟结果分析30-33
• 3.3.1 倾斜翅片的流动换热特性30-31
• 3.3.2 应用倾斜翅片的空冷单元性能优化与分析31-33
• 3.4 本章小结33-34
• 第4章 倾斜进风时直接空冷凝汽器扁平翅片管流动传热数值研究34-44
• 4.1 物理数学模型34-36
• 4.2 数值模拟结果分析36-43
• 4.2.1 计算模型36-37
• 4.2.2 两种不同入口工况下翅片性能分析37-38
• 4.2.3 风速大小对斜吹性能的影响38-39
• 4.2.4 非流道方向速度对翅片性能的影响39-40
• 4.2.5 多角度入口条件下翅片管流动换热特性性能拟合40-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 结论与展望44-46
• 5.1 主要结论44-45
• 5.2 工作展望45-46
• 参考文献46-49
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果49-50
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作50-51
• 致谢51

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 赵万里;刘沛清;;环境风对直接空冷系统塔下热回流影响的试验研究[J];动力工程;2008年03期

2 伍小林;我国火力发电厂空气冷却技术的发展现状[J];国际电力;2005年01期

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本文编号：983284