电站间接空冷散热器和空冷塔流动传热特性研究

发布时间：2017-11-18 14:06

  本文关键词：电站间接空冷散热器和空冷塔流动传热特性研究

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【摘要】：随着人们对能源利用需求不断增加,建立经济、高效、稳定的能源供应体系是保证国民经济和社会稳定发展的基本要求。大型燃煤发电机组在我国的能源供应体系中占有举足轻重的地位,近年来火力发电间接空冷技术以其明显的节水优势,在我国北方富煤贫水地区火电机组中获得广泛应用,取得了良好的经济和社会效益。空冷系统冷端的效能受翅片管束、空冷塔和环境条件诸多要素的影响,从翅片管到空冷塔跨越多尺度,环境气象条件随时空复杂多变。空冷塔内置脱硫塔和烟囱的四塔合一技术,使得空冷塔内部结构及其空气流场和温度场更加复杂。针对间冷机组对环境和换热器和空冷塔性能依变关系,本文以火电机组间接空冷换热器和空冷塔为研究对象,利用计算传热学软件FLUENT和风洞试验对从间接空冷散热器翅片、管束以及空冷塔等不同层面,深入研究包括环境气象条件等不同运行参数影响下的间接空冷散热器和空冷塔空气流动传热特性。通过风洞试验台和完善的开缝翅片管模型采用试验研究和数值模拟相结合的方法获得四排管空冷散热器的流动传热变工况性能,分析了翅片管参数对散热器性能的影响。在对典型间接空冷散热器翅片管束性能分析的基础上,研究环境风速对四塔合一间接空冷塔内空气流场和整体散热性能的影响,分析了塔内脱硫除尘设备、烟囱排烟对冷却塔通风换热的影响和烟气在塔内扩散规律。对塔内烟气浓度场分析表明从冷却塔排放的烟气由于热力作用其抬升高度比显著提高,在塔出口烟气中S02浓度能够满足塔内壁防腐要求和大气排放要求。为消除环境风的不利影响,提出在塔内外设计多种防风导流装置以优化空气流场。通过数值模拟分析空冷塔内外不同导流形式对空冷塔及散热器流动传性能的影响规律进行多方案的比较,不同风速下的模拟结果显示,在无风或者微风的情况下,空气导流装置对空冷塔的进风有一定阻碍,空气诱导装置并不利于塔内空气流动。12m/s环境风速下,间接空冷散热器的散热能力最差。不同风向时间冷散热器的散热量分析表明东风、西风、南风和西北风对间冷塔换热量影响较大。不同方案的模拟结果表明塔外翅墙的设置能取得较好的效果,条件允许时,可考虑同时设置塔内导流装置。将冷却柱简化作逆流换热器,循环水在空冷换热器网络中的流动传热过程中要经历两个不可逆的换热混合过程。将(?)耗散理论应用在间接空冷换热器网络整体优化对间接空冷系统循环水流量优化分配,可以使间接空冷系统得到更大的散热量。通过比较发现,基于(?)散的换热器整体优化方法得到的总换热量比传统的优化方法得到的散热量更大,证明基于(?)耗散的换热器整体优化方法在复杂的换热器网络优化中更具有优越性。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM621;TK124

【参考文献】

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1 ;Entropy generation extremum and entransy dissipation extremum for heat exchanger optimization[J];Chinese Science Bulletin;2009年06期

2 ;Generalized thermal resistance for convective heat transfer and its relation to entransy dissipation[J];Chinese Science Bulletin;2008年23期

3 ;A Modified Entropy Generation Number for Heat Exchangers[J];JOURNAL OF THERMAL SCIENCE;1996年04期

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本文编号：1200029