环境风影响下间接空冷系统循环水流量分配优化研究

摘要

火电厂间接空冷系统以环境空气作为冷却介质来冷却空冷散热器内的循环水，在有风情况下，空冷散热器和空冷塔的流动传热性能会受到环境大风的影响。因此需要采取有效的措施来抵御环境大风的影响。通过建立冷却三角三维数值模型，结合CFD软件中提供的换热器模型，充分考虑了循环水在流动过程中的温度分层现象。通过建立典型空冷散热器和空冷塔与凝汽器的耦合换热计算模型，对有风情况下采用不同循环水流量分配方案的间接空冷系统流动换热性能进行研究。获得不同环境风作用下的空气流场、压力场和温度场，以及出塔水温和汽轮机背压的变化规律。通过对循环水流量分配的优化研究发现不同扇段间的流量不均匀分配对间接空冷系统的流动和换热性能产生显著影响。
　　根据环境风作用下迎风扇段的散热器换热性能提升，侧面扇段散热器性能下降的特点，设计了4种不均匀程度逐渐变大的循环水流量分配方案，4种方案中迎风扇段的循环水流量逐渐增大，侧面扇段的循环水流量逐渐减小。对不同环境风速下同一分配方案的研究表明，将侧面扇段的循环水流量转移至迎风扇段可以有效提高空冷散热器的冷却性能，降低出塔水温和汽机背压，并且优化效果随着风速增大而提高。对不同环境风速下4种分配方案的研究对比表明，在小于8m/s的特定风速情况下，持续增加迎风扇段的循环水流量同时减少侧面扇段的循环水流量会使空冷塔出口水温和汽机背压先降低后升高，甚至高于循环水流量均匀分配时的出塔水温和汽机背压。环境风速大于8m/s时，4种分配方案下的出塔水温和汽机背压都低于均匀分配时的出塔水温和汽机背压，并且随着循环水流量分配不均匀程度的增大而降低。
　　结合（火积）耗散理论，建立理论-数值模拟耦合迭代计算流程，得到了5种特定风速条件下的循环水流量理论最优分配方案。最终结果表明，特定风速下采用理论最优的循环水流量分配方案可以得到比其他4种分配方案更低的出塔水温和汽机背压。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题研究背景及意义

1．2 间接空冷系统概述

1．3 国内外研究现状及成果

1．3．1 环境风对间接空冷系统的影响

1．3．2 有风情况下间接空冷塔性能优化研究

1．3．2 循环水侧优化措施研究现状

1．4 论文的主要工作

第2章 间接空冷系统性能优化研究方法

2．1 空冷塔和空冷散热器物理模型

2．2 数学模型与数值方法

2．3 换热器(MHE)模型

2．4 模型实验验证

2．3 本章小结

第3章 不同循环水流量分配方案下间接空冷系统流动传热性能

3．1 设计参数及工况

3．2 数值模拟流程与收敛准则

3．3 计算结果分析

3．3．1 循环水流量均匀分配时空冷塔流动换热性能分析

3．3．2 循环水流量不均匀分配时空冷塔流动换热性能分析

3．3．3 循环水流量不均匀分配下的间接空冷系统性能改善情况

3．3．4 本章小结

第4章 特定风速下最优循环水流量分配

4．1 理论—数值耦合迭代流程

4．2 最优循环水流量分配方案及优化结果分析

4．3 与其他理论最优分配方案对比

4．3．1 Goodarzi和Amooie理论最优分配方案

4．3．2 不同方法得到的结果对比

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢