鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔空氣動(dòng)力特性數(shù)值模擬研究.pdf

1、隨著我國(guó)內(nèi)陸核電事業(yè)的興起和發(fā)展，鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔將會(huì)越來(lái)越多的被用于核電廠重要廠用水系統(tǒng)以滿足其設(shè)備安全性及抗震性的要求。鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔不僅在通風(fēng)方式上有別于常規(guī)的抽風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔，在塔型結(jié)構(gòu)布置上也有明顯的差異。冷卻塔的塔型結(jié)構(gòu)不同，其空氣動(dòng)力特性也就不同，而冷卻塔的空氣動(dòng)力特性與換熱性能密切相關(guān)。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)自然通風(fēng)冷卻塔及抽風(fēng)式冷卻塔的塔內(nèi)外流動(dòng)特性、塔型及阻力特性等進(jìn)行了大量的模擬計(jì)算和試驗(yàn)研究，而對(duì)于核電重要廠

2、用水系統(tǒng)所配套的鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的空氣動(dòng)力特性的研究卻很少。因此研究鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的空氣動(dòng)力特性，具有重要的理論意義和工程實(shí)用價(jià)值。
　　 本文以鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔為研究對(duì)象，建立了鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔塔內(nèi)外的三維數(shù)值模型，并用Fluent軟件對(duì)其空氣動(dòng)力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算，其中填料區(qū)采用多孔介質(zhì)模型來(lái)模擬，風(fēng)機(jī)采用風(fēng)扇模型來(lái)模擬。通過(guò)計(jì)算，得到了不同塔型條件（冷卻塔出口收縮段高度位置、出口收縮角大小、填料底高度

3、）和不同填料阻力條件下冷卻塔塔內(nèi)的速度分布及壓力分布等，并在此基礎(chǔ)上研究了塔內(nèi)各部件與整塔的阻力系數(shù)以及填料上、下斷面風(fēng)速分布的變化規(guī)律。研究表明:
　　 (1)冷卻塔出口收縮段高度位置影響冷卻塔的阻力，隨位置增高阻力減小并逐漸趨于穩(wěn)定;收縮段高度位置不影響填料下斷面風(fēng)速分布均勻性，但影響填料上斷面風(fēng)速分布的均勻性，位置越高風(fēng)速分布越均勻;當(dāng)出口收縮段相對(duì)高度HC/HC0在0.96～1.05之間時(shí)即能保證塔內(nèi)阻力系數(shù)較小又能保證

4、填料斷面風(fēng)速分布相對(duì)均勻，空氣動(dòng)力特性達(dá)到最優(yōu)。
　　 (2)冷卻塔出口收縮角越大冷卻塔的阻力越小，但填料上風(fēng)速分布均勻性越差，而填料下風(fēng)速分布均勻性不受收縮角的影響。當(dāng)相對(duì)收縮角HC0/HG在0.93～1.05之間時(shí)即能保證塔內(nèi)阻力系數(shù)較小又能保證填料斷面風(fēng)速分布相對(duì)均勻，空氣動(dòng)力特性達(dá)到最優(yōu)。
　　 (3)填料底高度的位置不影響冷卻塔的阻力及填料上風(fēng)速分布均勻性，但影響填料下風(fēng)速分布均勻性，填料底位置越高離冷卻塔進(jìn)風(fēng)

5、口越遠(yuǎn)，風(fēng)速分布均勻性越好，但水泵揚(yáng)程也就越高。綜合考慮，認(rèn)為填料底的高度距進(jìn)風(fēng)口上沿約1.50m比較合適。
　　 (4)不同填料阻力系數(shù)時(shí)，冷卻塔阻力和填料斷面風(fēng)速分布均勻性的變化規(guī)律一致，但是填料阻力系數(shù)越小，冷卻塔阻力越小，風(fēng)速分布均勻性也越差。
　　 進(jìn)一步分析計(jì)算結(jié)果獲得了鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔各部件阻力系數(shù)的計(jì)算公式，采用各部件相加求和的方法求得了鼓風(fēng)式機(jī)械通風(fēng)冷卻塔的總阻力計(jì)算公式，完成了空氣動(dòng)力計(jì)算的目的，