太阳能增效空冷塔内换热器优化布置研究

发布时间：2023-03-10 20:41

　　冷却塔是电厂的重要冷端设备之一,其出塔水温直接影响机组的热经济性。空冷塔在运行过程中几乎没有水的损耗,在干旱缺水地区具有较好的应用前景,但是空冷塔的冷却效率相比于湿冷塔较低,特别是夏季高温时段,而此时正值用电高峰,严重影响电厂的经济效益。为此,学者提出了太阳能增效空冷塔,旨在利用太阳能对换热器后的空气进行二次加热,从而增大塔内外空气的温差,提升冷却塔的自然浮升力,增大塔内通风量,实现增强空冷塔换热的目的。文献综述发现,针对太阳能增效空冷塔,目前处于探索性研究阶段,存在以下问题亟待探究:(1)环境因素对太阳能增效空冷塔冷却性能的影响;(2)太阳能增效空冷塔的换热器布置的优化措施。本论文针对上述问题展开研究,需要特别说明的是,本文属于探究性研究,分析过程未考虑实际情况下太阳辐射强度随时间、季节、方位的变化而产生的差异,后续研究将结合实际情况进行全面分析。首先,本文建立了140m高太阳能增效空冷塔的三维数值模型,其换热器沿集热棚入口呈圆环布置,采用Fluent对模型求解,验证模型,并基于验证后的模型,研究了太阳能增效空冷塔的冷却性能受环境因素(温度、太阳辐射强度、侧风等)的影响;其次,为改善...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号说明
第1章 绪论
    1.1 课题背景和研究意义
    1.2 空冷塔的概述
    1.3 空冷塔的进风预冷技术
    1.4 太阳能增效空冷塔
        1.4.1 太阳能烟囱发电工作原理和发展现状
        1.4.2 太阳能增效空冷塔的工作原理
        1.4.3 太阳能增效空冷塔的数值模拟研究
        1.4.4 太阳能增效空冷塔的实验研究
    1.5 主要研究内容
    1.6 论文框架
第2章 太阳能增效空冷塔内流动与传热分析
    2.1 流体力学基本控制方程
        2.1.1 质量守恒方程
        2.1.2 动量守恒方程
        2.1.3 能量守恒方程
    2.2 雷诺时均方程法
    2.3 压力损失模型
    2.4 传热模型
        2.4.1 地表热平衡计算
        2.4.2 干空气流动热平衡计算
        2.4.3 集热棚的热平衡计算
    2.5 本章小结
第3章 太阳能增效空冷塔三维数值模型的建立与求解
    3.1 引言
    3.2 模型假设和几何参数
    3.3 计算区域网格划分
    3.4 网格独立性验证
    3.5 稳态流场计算步骤
    3.6 边界条件设定
        3.6.1 计算域参数设定
        3.6.2 主体部分参数设定
    3.7 模型验证
    3.8 本章小结
第4章 换热器圆环布置时太阳能增效空冷塔受环境影响研究
    4.1 引言
    4.2 温度影响的研究
    4.3 辐射强度影响的研究
    4.4 侧风影响的研究
        4.4.1 侧风风速0m/s时塔内外温度场和速度场
        4.4.2 侧风风速3m/s时塔内外温度场和速度场
        4.4.3 侧风风速6m/s时塔内外温度场和速度场
        4.4.4 不同侧风风速下太阳能增效空冷塔热力性能的变化
    4.5 本章小结
第5章 换热器锯齿布置时太阳能增效空冷塔的模拟研究
    5.1 引言
    5.2 几何模型
    5.3 塔内温度场和空气动力场
    5.4 侧风影响的研究
        5.4.1 侧风风速3m/s时塔内外温度场和速度场
        5.4.2 侧风风速6m/s时塔内外温度场和速度场
        5.4.3 不同侧风风速下太阳能增效空冷塔热力性能的变化
    5.5 换热器圆环形布置和锯齿形布置的对比研究
        5.5.1 无风时两种换热器布置的温度和速度分布
        5.5.2 有风时两种换热器布置时塔的热力性能
    5.6 换热器布置的优化建议
    5.7 本章小结
第6章 结论与展望
    6.1 本文结论
    6.2 本文创新点
    6.3 不足与展望
参考文献
致谢
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学位论文评阅及答辩情况表



本文编号：3758530