圆柱-截锥型钢结构冷却塔设计风荷载研究
发布时间：2021-11-18 13:02
冷却塔是利用循环冷却水将系统产生的废热排放到大气中的装置,在工业生产中扮演着十分重要的角色。冷却塔是一种高耸薄壁空间结构,风荷载是其控制荷载之一。目前的规范仅规定了190m以下传统双曲线型混凝土冷却塔的等效风荷载标准值,对于钢结构冷却塔的风压分布和风振系数取值情况并未提及,也没有说明规范的平均风压分布系数是否适用于圆柱-截锥型冷却塔。本文对新型钢结构圆柱-截锥型冷却塔平均风压分布系数和风振系数的取值进行了研究。主要进行了以下几个方面的工作:（1）加工了3个刚性缩尺冷却塔风洞试验模型,进行了多种工况下的刚性模型测压风洞试验。研究了不同表面粗糙度、不同风速等变量对冷却塔平均风压系数分布的影响,比较了新体型冷却塔的平均风压系数分布与传统双曲线冷却塔的异同。分别比较了冷却塔锥段和筒段的平均风压系数的特征,提出了新体型冷却塔平均风荷载取值的建议。（2）利用计算流体力学数值仿真方法对足尺冷却塔薄壳结构的风压分布和三维绕流特性进行了分析,对比双曲线型冷却塔和圆柱-截锥型冷却塔,得到其风压分布规律相近的结论。对比钢结构和混凝土冷却塔表面的粗糙程度,给出光滑表面钢结构冷却塔平均风压分布系数的取值建议。对...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大同第二电厂冷却塔冷却塔从材料上有木结构、玻璃钢结
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1第1章绪论1.1论文的研究背景1.1.1课题来源本课题来源于国家自然科学基金面上项目：《圆柱-截锥钢结构空冷塔体系优化选型及抗灾关键理论研究》（51778183）。1.1.2课题研究的目的和意义冷却塔是利用循环冷却水将系统产生的废热排放到大气中的装置。在国民生产的许多领域应用广泛，对于工业生产、能源节约均具有重要意义。冷却塔从换热原理上有多种分类，目前体型较大的冷却塔多为大型电站热力系统中使用的自然通风冷却塔。自然通风冷却塔是依靠塔体内外的空气密度差产生的气压不断将塔内外气体进行交换，从而产生了热量的不断交换。自然通风冷却塔分为湿式和干式，顾名思义，湿式自然通风冷却塔是将热循环水直接喷淋到塔内与空气直接接触，换热效率较高。但难免造成水资源的浪费，而且塔内水蒸气含量大，容易造成结构的腐蚀，被污染了的水还容易造成管道的腐蚀。干式冷却塔的换热方式是水汽间接接触，虽冷却效率较湿式冷却塔略低，但大幅降低了结构锈蚀的概率，节省了水资源，而且有噪音低、维护简单、服役时间长等优点，逐渐得到了更加广泛的应用。图1-1、1-2为常见的混凝土冷却塔。图1-1大同第二电厂冷却塔图1-2江西九江电厂冷却塔冷却塔从材料上有木结构、玻璃钢结构、混凝土结构、钢结构等几种种类。冷却塔从材料上有木结构、玻璃钢结构、混凝土结构、钢结构等几种种类。木
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2结构冷却塔由于我国木材资源稀缺以及木材强度较低等问题已经较少使用；玻璃钢结构自重轻、抗腐蚀性较好，但是刚度较低，主要用于中小型民用领域；目前国内大量使用的是混凝土双曲线型冷却塔，其优势是此体型力学性能优良，促进空气流动，而且在施工时钢筋不需弯折；而钢结构冷却塔的应用与研究是在近年来才起步，具有较大的发展潜力。与混凝土体系相比，钢结构体系具有许多优势：（1）钢结构冷却塔自重轻，抗震性能好；（2）钢结构施工周期较混凝土结构短，施工难度相对较小，构件工厂加工质量容易保证；（3）能够改善混凝土结构开裂、钢筋腐蚀外露不易修复，施工难度大的缺点。（4）但是当钢结构冷却塔也采用曲面（旋转双曲面）形状时，因为不同高度处截面尺寸与结构曲率的变化会导致结构的杆件尺寸、角度也发生变化，大量不同的杆件类别和杆件尺寸会导致加工难度增加，构件空间定位与施工精度也不易保证。因此，更规则形状的冷却塔能够大大降低钢结构的加工及施工难度，加快工程进度，更好地保证其经济性。而且，双曲线型的构造特点有利于将换热装置布置在风速最大的喉部附近以提高换热效率的湿式冷却塔；对于换热装置布置在进风口的空冷塔来说，双曲面的体型并无太大的利用价值。综上，本论文选取结构形式较为简单的圆柱-截锥型钢结构间接空冷塔作为主要的研究对象。图1-3、1-4为我国近年新建的钢结构间冷塔。图1-3蒙能锡林热电厂全钢结构冷却塔图1-4华能宁夏大坝电厂全钢结构间冷塔冷却塔是一种高耸空间薄壁结构，具有体型大、自重轻、形状复杂等特点，其结构安全历来是研究的重点。冷却塔的内力计算时需要考虑自重、风荷载、温度效应等，其中风荷载是其控制荷载。历史上发生过很多次由于对风荷载
【参考文献】：
期刊论文
[1]超大型冷却塔风荷载时程响应及动力抗风性能分析[J]. 贾明明,李志平,吕大刚,侯宪安,郎路光. 工程力学. 2019(S1)
[2]内外压分别作用下冷却塔风振系数对比研究[J]. 杜凌云,柯世堂,侯宪安. 振动.测试与诊断. 2019(03)
[3]基于大涡模拟超大直筒-锥段型钢结构冷却塔极值风压研究[J]. 王浩,柯世堂. 振动与冲击. 2018(07)
[4]单层网壳与双层网壳钢结构冷却塔结构分析及比较[J]. 杜晶,张栋,陆灏. 钢结构. 2018(01)
[5]大型冷却塔表面风压分布特性的试验研究[J]. 田凯强,秦其伟,郑云飞,刘庆宽,刘小兵,马文勇. 工程力学. 2017(S1)
[6]直筒-锥段型钢结构冷却塔平均风荷载及静风响应分析[J]. 柯世堂,杜凌云,刘东华,马兆荣. 振动与冲击. 2017(07)
[7]冷却塔风振响应时程计算和风振系数分析[J]. 张军锋,葛耀君,赵林. 振动与冲击. 2017(03)
[8]大型冷却塔风致响应的干扰效应[J]. 沈国辉,余关鹏,孙炳楠,楼文娟,李庆祥,杨仕超. 浙江大学学报(工学版). 2012(01)
[9]考虑内外压共同作用的大型冷却塔风荷载分析[J]. 沈国辉,余关鹏,孙炳楠,楼文娟,李庆祥,杨仕超. 空气动力学学报. 2011(04)
[10]大型冷却塔结构的等效静力风荷载[J]. 柯世堂,葛耀君,赵林,张军锋. 同济大学学报(自然科学版). 2011(08)
博士论文
[1]钝体绕流及风致振动流固耦合的CFD研究[D]. 董国朝.湖南大学 2012
[2]大型双曲冷却塔的风荷载和风致响应理论分析与试验研究[D]. 鲍侃袁.浙江大学 2009
本文编号：3502947
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大同第二电厂冷却塔冷却塔从材料上有木结构、玻璃钢结
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文1第1章绪论1.1论文的研究背景1.1.1课题来源本课题来源于国家自然科学基金面上项目：《圆柱-截锥钢结构空冷塔体系优化选型及抗灾关键理论研究》（51778183）。1.1.2课题研究的目的和意义冷却塔是利用循环冷却水将系统产生的废热排放到大气中的装置。在国民生产的许多领域应用广泛，对于工业生产、能源节约均具有重要意义。冷却塔从换热原理上有多种分类，目前体型较大的冷却塔多为大型电站热力系统中使用的自然通风冷却塔。自然通风冷却塔是依靠塔体内外的空气密度差产生的气压不断将塔内外气体进行交换，从而产生了热量的不断交换。自然通风冷却塔分为湿式和干式，顾名思义，湿式自然通风冷却塔是将热循环水直接喷淋到塔内与空气直接接触，换热效率较高。但难免造成水资源的浪费，而且塔内水蒸气含量大，容易造成结构的腐蚀，被污染了的水还容易造成管道的腐蚀。干式冷却塔的换热方式是水汽间接接触，虽冷却效率较湿式冷却塔略低，但大幅降低了结构锈蚀的概率，节省了水资源，而且有噪音低、维护简单、服役时间长等优点，逐渐得到了更加广泛的应用。图1-1、1-2为常见的混凝土冷却塔。图1-1大同第二电厂冷却塔图1-2江西九江电厂冷却塔冷却塔从材料上有木结构、玻璃钢结构、混凝土结构、钢结构等几种种类。冷却塔从材料上有木结构、玻璃钢结构、混凝土结构、钢结构等几种种类。木
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2结构冷却塔由于我国木材资源稀缺以及木材强度较低等问题已经较少使用；玻璃钢结构自重轻、抗腐蚀性较好，但是刚度较低，主要用于中小型民用领域；目前国内大量使用的是混凝土双曲线型冷却塔，其优势是此体型力学性能优良，促进空气流动，而且在施工时钢筋不需弯折；而钢结构冷却塔的应用与研究是在近年来才起步，具有较大的发展潜力。与混凝土体系相比，钢结构体系具有许多优势：（1）钢结构冷却塔自重轻，抗震性能好；（2）钢结构施工周期较混凝土结构短，施工难度相对较小，构件工厂加工质量容易保证；（3）能够改善混凝土结构开裂、钢筋腐蚀外露不易修复，施工难度大的缺点。（4）但是当钢结构冷却塔也采用曲面（旋转双曲面）形状时，因为不同高度处截面尺寸与结构曲率的变化会导致结构的杆件尺寸、角度也发生变化，大量不同的杆件类别和杆件尺寸会导致加工难度增加，构件空间定位与施工精度也不易保证。因此，更规则形状的冷却塔能够大大降低钢结构的加工及施工难度，加快工程进度，更好地保证其经济性。而且，双曲线型的构造特点有利于将换热装置布置在风速最大的喉部附近以提高换热效率的湿式冷却塔；对于换热装置布置在进风口的空冷塔来说，双曲面的体型并无太大的利用价值。综上，本论文选取结构形式较为简单的圆柱-截锥型钢结构间接空冷塔作为主要的研究对象。图1-3、1-4为我国近年新建的钢结构间冷塔。图1-3蒙能锡林热电厂全钢结构冷却塔图1-4华能宁夏大坝电厂全钢结构间冷塔冷却塔是一种高耸空间薄壁结构，具有体型大、自重轻、形状复杂等特点，其结构安全历来是研究的重点。冷却塔的内力计算时需要考虑自重、风荷载、温度效应等，其中风荷载是其控制荷载。历史上发生过很多次由于对风荷载
【参考文献】：
期刊论文
[1]超大型冷却塔风荷载时程响应及动力抗风性能分析[J]. 贾明明,李志平,吕大刚,侯宪安,郎路光. 工程力学. 2019(S1)
[2]内外压分别作用下冷却塔风振系数对比研究[J]. 杜凌云,柯世堂,侯宪安. 振动.测试与诊断. 2019(03)
[3]基于大涡模拟超大直筒-锥段型钢结构冷却塔极值风压研究[J]. 王浩,柯世堂. 振动与冲击. 2018(07)
[4]单层网壳与双层网壳钢结构冷却塔结构分析及比较[J]. 杜晶,张栋,陆灏. 钢结构. 2018(01)
[5]大型冷却塔表面风压分布特性的试验研究[J]. 田凯强,秦其伟,郑云飞,刘庆宽,刘小兵,马文勇. 工程力学. 2017(S1)
[6]直筒-锥段型钢结构冷却塔平均风荷载及静风响应分析[J]. 柯世堂,杜凌云,刘东华,马兆荣. 振动与冲击. 2017(07)
[7]冷却塔风振响应时程计算和风振系数分析[J]. 张军锋,葛耀君,赵林. 振动与冲击. 2017(03)
[8]大型冷却塔风致响应的干扰效应[J]. 沈国辉,余关鹏,孙炳楠,楼文娟,李庆祥,杨仕超. 浙江大学学报(工学版). 2012(01)
[9]考虑内外压共同作用的大型冷却塔风荷载分析[J]. 沈国辉,余关鹏,孙炳楠,楼文娟,李庆祥,杨仕超. 空气动力学学报. 2011(04)
[10]大型冷却塔结构的等效静力风荷载[J]. 柯世堂,葛耀君,赵林,张军锋. 同济大学学报(自然科学版). 2011(08)
博士论文
[1]钝体绕流及风致振动流固耦合的CFD研究[D]. 董国朝.湖南大学 2012
[2]大型双曲冷却塔的风荷载和风致响应理论分析与试验研究[D]. 鲍侃袁.浙江大学 2009
本文编号：3502947
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