深埋大断面地下风道降温凝湿规律及计算模型研究

发布时间：2020-05-15 00:36

【摘要】：地下式电站是水电站开发建设尤其是大型水电站常采用的建筑形式,其具有结构稳定性高,安全可靠等优点,通常深埋于地下并设置有交通隧洞。在实际工程中,为了充分利用隧洞对空气的热湿处理能力,节省大量的空调能耗,多数情况下,该隧洞既是地下电站与地面之间的交通联系洞,也是整个厂房通风空调系统的引风洞,即交通进风隧洞。然而,在夏季实际运行中,交通进风隧洞在完成对进风空气降温除湿的同时,却给隧洞本身带来了较为严重的起雾现象,降低了洞内能见度,对行车及设备安全运行产生不利影响。同时,通过阅读相关文献资料,发现其它地下工程也存在类似的问题。因此,深入研究地下交通进风隧洞的起雾凝湿规律,既有助于揭示进风隧洞对空气降温凝湿的特点,指导电站设计阶段隧洞长度尺寸的方案比选,又可为下一步解决隧洞起雾凝湿问题、分析现有工程除雾措施的有效性提供重要依据。同时,作为深埋式厂房的通风进风道,地下进风隧洞常具有断面积大、纵向距离长等特点。而通过对不同地区、多个地下进风隧洞实测数据的观察和分析,发现该类隧洞在同一断面、不同位置处的空气参数分布很不均匀,靠近隧洞壁面的空气温度低,相对湿度大,远离壁面的空气温度高,相对湿度小。且同一断面处的空气平均温度与壁面温度差异越大,参数分布不均匀性越明显。指出了现有地下风道热湿传递计算方法存在的问题,结合现场实测情况,分析得出空气流过大断面地下风道降温减湿会依次经历干冷却、结露凝湿(部分湿冷却)和起雾凝湿(饱和凝湿、完全湿冷却)三个阶段,而非仅包含干冷却和饱和凝湿两个阶段,并以此为基础提出了一种新的传热凝湿计算模型,在不增加计算难度的前提下,提高了工程计算的准确性。本文重点介绍和分析了江西洪屏抽蓄电站地下进风隧洞在夏季和冬季的空气及壁面参数实测结果。然后通过对国内不同地区、多个地下进风隧洞的大量实测数据的分析汇总及数据拟合,分别得到了决定进风隧洞内空气冷却减湿过程线的两个自定义参数——空气起始凝湿相对湿度和凝湿温湿比随运行工况变化的关系式,并将对应结果嵌入改进后的MATLAB动态隐式计算模型中。用两组工程实测数据进行了比较验证,结果表明,改进后的程序计算结果与实测数据更吻合,且当风道长度较小时,改进效果更显著。最后,通过建立地下进风隧洞考虑空气湿度变化与壁面传热的CFD模型,进一步模拟验证了大断面风道对空气冷却降温过程中,空气断面参数分布不均匀的特征。
【图文】：

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图 1.1 典型研究对象-交通进风隧洞示意图Figure 1.1 Typical research object - traffic air tunnel已有不同地区、多个地下进风隧洞的大量实测数据，在数理统计的方法，对数据进行标准化处理，以消除数据响，如引入“单位壁面”的概念，可消除隧洞断面尺寸异。然后运用数据拟合的手段，研究交通进风隧洞内降立与所得规律相对应的数学模型，并编制结构化的热湿，利用 2 组工程实例对计算模型的准确性加以验证。建立地下进风隧洞 Fluent 多相流及冷凝相变模型，进一面地下风道时，断面参数分布的不均匀性，间接验证风三个典型过程：干冷却过程、部分湿冷却过程以及完全湿究方法题采用实地测试与理论分析相结合的方法，对地下交通湿过程进行详细分析，并获得了相应的计算模型，利用

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峰、填谷、调频、调相和事故备用等任务，以提高电网的供电可靠性和安全稳定水平。电站所在地靖安县属于北亚热带湿润气候，春季回暖迟，有春寒，夏季炎热时间长，秋季凉爽，冬季较寒冷，历年风速偏小，风向多变。当地海拔 131m，年平均气温 17.2℃，夏季空调室外计算干球温度 35.4℃，冬季空调室外计算干球温度-0.8℃。洪屏抽蓄电站采用以集中式空调为主，，局部空调为辅的通风空调系统形式，其中，集中式空调机组采用全新风方式运行，新风经其处理后直接进入拱顶，再通过拱顶进入主厂房及其下部各功能房间，并与厂内空气进行充分的热湿交换，最后通过主排风通道排出厂房外。整个厂房共设置有 1 个排风通道，即主排风洞，和 2 个进风通道，即进厂交通洞和通风兼安全洞。其中，主厂房侧空调机组的进风由进厂交通洞引入，副厂房侧空调机组的进风由通风兼安全洞引入，无论在冬季还是夏季，二者均会和引入的新风发生一定的热湿交换，使得进入组合式空调机组的空气参数变得更加有利。图 1 为洪屏抽蓄电站进厂交通洞。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV735

【参考文献】