单塔和双塔情况下大型冷却塔的表面风压研究

针对大型冷却塔在单塔和双塔情况下的表面风压分布,应用风洞试验方法进行研究,采用增加模型表面粗糙度的方法来补偿模型试验的雷诺数效应,通过与以往成果的比较以确定合理的粗糙度,进行变风向角和塔间距工况的双塔干扰试验.研究表明:模型表面粗糙度对冷却塔外表面风压系数有较大影响;双塔串列时前塔对后塔的影响远大于后塔对前塔的影响;斜列时可根据前塔对后塔的干扰程度并按风向角划分为3个区域.同时给出典型塔间距下考虑风向角因素的后塔体型系数包络线,供设计参考.     

运行状态下超大型冷却塔内表面风荷载的数值模拟研究

对运行状态下的某超大型双曲冷却塔的内表面平均风压进行了CFD数值模拟.在计算流体动力学软件基础上进行二次开发,采用DPM模型结合UDF函数方法加入源项来研究某超大型冷却塔内表面平均风压分布;塔中水相采用了拉格朗日方法模拟,而空气相采用欧拉方法模拟,较好地实现了冷却塔运行状态下的内外流场计算及其与传热传质的耦合计算,分析了运行状态下冷却塔横风向来流时的内压分布规律.无侧风工况下计算结果显示,塔运行过程中的内表面压力对称性良好,出水温度与实测结果相符,验证了本文提出的塔运行过程中的传热传质计算方法的正确性.侧风工况下得到塔内压力系数沿高度方向相应变大,而沿纬向变化不明显.同时讨论了中国规范对内表面压力系数的取值不完善之处,给出了建议取值,为超大型冷却塔设计过程中的内压计算提供方法和依据.     

大型双曲冷却塔相邻双塔风致干扰效应研究

冷却塔是火力发电厂汽轮机组重要的冷端设备之一,作为一种双曲线型钢筋混凝土薄壳结构,常为发电厂作为水冷却设备使用,其运行性能对电站的安全经济运行有重要的影响。其中,自然通风逆流式双曲冷却塔是目前国内火力发电厂中应用最为广泛的一种冷却塔结构形式,其热力性能受周边环境因素影响较大,在多数情况下,冷却塔是以双塔、三塔以及更多的塔集群的形式存在。该文以双塔风致干扰的有限元分析数据为基础,研究两相邻冷却塔干扰效应对冷却塔表面风压的影响,得出了一些重要的结论,以供工程设计参考。     

冷却塔风压分布试验

本文叙述了如下的实验研究结果:四种塔型的风压分布经验公式;经验公式与国内常用风压分布公式的比较;四种塔型风压分布的比较;塔壳内表面的风压分布;不同排列、风向及塔距的塔群风压分布与附近主要建筑物对塔群风压分布的影响;塔群合理布置的一些意见,可供设计与研究参考。     

随机干扰作用下冷却塔结构动态响应的数值分析

双曲型冷却塔为钢筋混凝土薄壳结构,其特点是体积庞大且自重轻,在结构设计中,必须系统分析冷却塔在风荷载和地震荷载作用下的结构复杂响应,以评价其易损性和安全性.针对某高度180 m的大型双曲冷却塔,首先建立塔筒—支柱—环基—刚性地基耦合模型,采用混凝土损伤塑性模型,计算冷却塔前50阶模态参数;其次基于结构随机振动理论和方法,采用线性滤波器的AR法拟合脉动风压时程曲线,用ABAQUS软件分析冷却塔的脉动风致响应;选取San Fernando波作为输入荷载分析冷却塔地震响应;最后考虑脉动风和地震波共同作用,分析冷却塔的复杂耦合动力响应.结果表明,基于随机干扰模型的冷却塔结构复杂响应的数值模拟能有效评价其风振响应和地震响应.     

热电厂排烟冷却塔塔型对烟气扩散影响研究

以国内现有典型的12座热电厂"烟塔合一"排烟冷却塔为研究对象,采用数值风洞模型的方法,对冷却塔下风向流场及湍流强度场进行预测,并比较不同冷却塔的塔型对其空腔区的大小和范围的影响。研究结果显示,利用数值风洞模型可以实现对空腔区产生、变化、破碎至再生成的全过程描述。冷却塔排放的烟气受下风向负压区域影响,会产生引起烟气下洗现象。冷却塔下风向空腔区范围与冷却塔塔型密切相关,细长型冷却塔空腔区相对范围小于粗短型冷却塔。     

基于大涡模拟超大型冷却塔施工期 风荷载时域特性分析

现有冷却塔风荷载研究成果均忽略了施工期的影响,以国内在建世界最高220 m超大型冷却塔为对象,基于大涡模拟(LES)方法获得了施工期冷却塔周围流场信息和三维气动力时程,并将成塔平均风压分布结果与规范及实测曲线进行对比验证了数值模拟的有效性.在此基础上,对比分析了冷却塔施工期平均风压分布规律和流场特性,并基于不同工况下冷却塔周围速度和涡量变化提炼出施工期流场特性与作用机理,揭示了施工期冷却塔脉动风压、极值风压、升/阻力系数及测点间相关性的分布规律,最终基于非线性最小二乘法原理给出了随高度变化的极值风压拟合公式.研究结果表明,端部效应的影响使冷却塔负压极值随施工高度增加由-3.91升至-1.75后降至-2.28,升力系数随施工高度增加逐渐减小,而阻力系数呈先减小后增大的趋势,脉动风荷载的相关性随高度变化先增强后变弱.主要结论可供此类大型冷却塔施工期设计风荷载取值参考.     

LTF系列冷却塔专用风机

为了节约能源消耗和防止水域污染,目前国内外普遍采用高效能冷却装置,以实现冷却水的循环使用。近几年来,各种新型冷却塔生产已有了很大的发展。轴流风机是机力通风冷却塔的主要部件,但过去由于我国无中小型冷却塔风机系列,所以很多单位的机力冷却塔都是选用30K_4—11型轴流风机,其设计参数(风量、风压)与冷却塔要求参数有显著差距,且该风机最高效率仅67％,配套使用时实际工况     

冷却塔混凝土粗糙度对平均风压系数的影响

采用CFD方法研究全尺寸双曲冷却塔表面混凝土粗糙度对风压系数的影响.在规范规定的粗糙度范围内,分别对表面混凝土光滑以及表面混凝土有不同粗糙度高度的冷却塔全尺寸模型进行了数值模拟.将不同工况下的风压系数计算值与以往文献的风洞试验和现场实测数据进行了比较.研究结果表明:冷却塔全尺寸CFD模拟虽然解决了雷诺数相似问题,但纯粹...     

表面粗糙度对双曲冷却塔风压分布的影响

对不同粗糙条参数组合下冷却塔风压分布进行测试,分析粗糙度对平均风压和脉动风压的影响.研究结果表明:粗糙条宽度b对风压分布影响较小,而粗糙条高度k和数量n影响较大;粗糙度系数k/s能较准确描述粗糙度大小,当k/s一致时,不同粗糙条数量n与高度k组合下的平均风压基本一致,但高度大的脉动风压小;粗糙度对正压分布和背压大小影响较小,而最小负压系数幅值、脉动风压系数峰值随粗糙度的增大而减小,背压稳定区宽度则略有扩大;尽管通过增大模型表面粗糙度能有效地在较低雷诺数条件下实现高雷诺数下的平均风压分布,但脉动风压模拟的准确性需要通过大型冷却塔风压实测进行验证.     

带有附加环的冷却塔施工和运行时的应力分析

针对国家“九五”重点建设项目——某发电厂工程 ,冷却塔的新的设计和施工方法中提出的应力分析问题 ,提出了相应的数学和力学模型并提供了计算实例。用双三次不等距的脉冲函数来模拟集中力 ,解决了旋转壳内附加环这一新设计的力学问题 ;用脉冲函数的高阶傅立叶展开 ,解决了施工中附加载荷的存在对局部应力分布影响的实际工程问题 ;采用混凝土龄期弹性模量数据库的方法 ,解决了施工期间冷却塔的应力分析。工程实例的数值分析表明 ,提供的理论分析和计算方法所具有的可靠性 ,对其他类似应力分析问题也是适用的。     

特大型冷却塔单塔内表面风荷载三维效应及其设计取值

通过刚性模型测压风洞试验获得某核电站220m高特大型冷却塔的内表面风荷载,分析冷却塔内表面风荷载的三维效应,采用有限元计算方法对内压设计取值简化进行探讨,并对结果产生的原因进行分析.结果表明,冷却塔内表面风压并非完全沿环向、高度均匀分布,这种不均匀性以风筒施工期间的空塔尤为严重;尽管内压的大小及分布特征会对响应产生一定的影响,但由于冷却塔的风致响应中以外压占主导地位,内压对响应的贡献较小,将具有"三维效应"的内压简化为沿高度、环向不变的常数进行设计可满足安全性要求,大小可取为-0.50.研究结果可为200m级特大型冷却塔设计内压取值和相关规范修订提供参考与依据.     

风电机组塔筒结构绕流风场的数值模拟研究

为研究风电机组塔筒结构的气动力特性,基于ANSYS软件,建立了塔筒结构的简化模型并对其进行绕流风场的数值模拟分析,主要探讨了塔筒结构表面风压分布特征,风场风速、湍流度及不同高度比对塔筒表面风压分布的影响.结果显示,圆锥塔筒结构背风面在绕流作用下沿高度方向由上向下形成连续几个回流区,导致背风面受到正压作用;不同风速只有对塔筒背风表面压力大小有较之明显影响,而对塔筒迎风面及侧风面压力大小影响很小;湍流强度对模型表面风压系数大小有不同程度的影响,随着湍流强度的增加,模型侧面(大部区域)、背风表面的压力绝对值相应减小;不同高度比对模型表面风压分布有显著影响.研究结论可为风力发电机塔筒结构的设计提供参考.     

大型冷却塔热力计算模型

基于质量守恒和能量守恒原理,以出塔水温作为冷却塔冷却性能的评价指标,建立了大型冷却塔热力计算的湿差模型,并与目前常用的焓差模型以及四变量模型进行了比较,分析了不同模型的计算结果差异以及气象条件(如大气压力、干球温度及湿球温度)、淋水面积和风速等参数对冷却塔出塔水温的影响.即随着干球温度及湿球温度的降低,或者在一定的范围内,淋水面积的增大,或者风速的增大,出塔水温均会降低.结果表明:湿差模型和焓差三阶模型是适用于大型或超大型冷却塔的热力计算模型,在大型冷却塔设计时,应特别重视循环冷却水系统冷端参数的综合优化分析.     

不同气动措施对特大型冷却塔风致响应及稳定性能影响分析

为研究不同气动措施对特大型冷却塔结构风致强度及稳定性能的影响,以内陆某核电特大型冷却塔为例,对无气动措施和增设3种气动措施冷却塔进行刚体测压风洞试验.基于试验结果对比分析了不同气动措施下冷却塔表面平均和脉动风压特性,然后采用有限元方法进行不同气动措施下特大型冷却塔的动力特性、风致响应、局部和整体稳定性能研究,最终提炼出不同气动措施对特大型冷却塔结构抗风性能的影响规律.     

不同核电厂址机械通风冷却塔雾羽大气扩散特征研究

 机械通风冷却塔雾羽扩散是内陆核电厂重要厂用水系统环境影响评价时首要考虑的重要问题,直接影响核电厂机械通风冷却塔附近大气环境。以江西彭泽和吉林靖宇内陆核电厂址为研究对象,应用冷却塔环境影响评价模型SACTI 模拟预测不同厂址、不同冷却塔设计和不同布局方案情景下机械通风冷却塔雾羽扩散特征,以确定不同厂址环境特征和冷却塔设计可能对机械通风冷却塔雾羽扩散产生的影响。结果表明,不同机械通风冷却塔设计情景下,一机四塔比一机两塔方案引起的雾羽扩散环境影响范围广,雾羽长度范围后者约为前者的2.1 倍,雾羽高度范围后者约为前者的1.3 倍。不同冷却塔布局方案情景下,一机两塔情景下线性排列和平行排列方案主要影响近场雾羽长度分布和高处雾羽高度分布,一机四塔情景下两种排列方案主要影响远场雾羽长度分布和低处雾羽高度分布。不同厂址情景下,一机两塔方案2 个厂址雾羽扩散差异最大,一机四塔方案2 个厂址雾羽扩散差异最小。     

加劲环和子午肋对超大型冷却塔施工过程风致稳定性能和极限承载力的影响

为研究内部加劲环和外部子午肋对超大型冷却塔施工过程风致稳定性的影响,以国内某电厂在建的高度为220 m的超大型冷却塔为研究对象,针对光滑塔、加肋塔、加环塔和加肋加环塔4种设计方案,分别进行考虑内吸力、施工荷载、混凝土龄期实时变化的冷却塔施工全过程整体、局部稳定性及极限承载力对比分析。在此基础上,研究加劲环和子午肋对施工期超大型冷却塔风致稳定性能的影响规律。研究结果表明:加劲环可有效提高冷却塔施工全过程的屈曲稳定性,但对结构的局部稳定性不利;布设子午肋导致结构施工全过程屈曲稳定性和极限承载力降低,但可提高结构的局部稳定性;布置加劲环和子午肋可显著改善冷却塔整体、局部和施工全过程屈曲稳定性能及极限承载力。     

典型四塔组合特大型冷却塔群风荷载干扰效应

以在建世界最高冷却塔(220m)为工程背景,分别对单体、双塔、串列、矩形、菱形、L形和斜L型四塔组合共353个工况进行了刚体测压风洞试验.系统探讨了5种典型四塔组合方案对冷却塔群静力、动力和极值干扰效应的影响规律.采用数理统计、频谱分析等方法对干扰效应的不同影响因素和作用机理进行研究,提出了典型四塔组合考虑风向的干扰因子估算公式.从整体风荷载干扰效应角度综合定性给出四塔组合形式方案选择排序为:串列斜L形L形菱形矩形.回归分析表明,四塔组合形式的特征角度与最大干扰因子之间存在良好的线性相关性.     

特高压输电钢管塔疲劳寿命时域分析

根据上海某一地区风荷载的分布规律,得到各方向各风速的累积时间,模拟了风压脉动时程曲线。在输电塔塔线体系的空间有限元模型的基础上,分析了特高压输电钢管塔在风荷载作用下的响应。利用雨流计数法,得到各方向各风速作用下各杆件及连接的应力循环次数和应力幅。根据Miner线性累积损伤准则,计算得到关键节点的疲劳寿命,以推测出输电塔整体的疲劳寿命。     

逆流湿式自然通风排烟冷却塔的数值模拟

基于气液两相间传热传质及流动理论,针对冷却塔内不同区域的工作特性,建立了加入烟道后逆流湿式自然通风冷却塔三维数学模型.采用欧拉-拉格朗日方法对塔内连续相和离散相运动进行分析,考察了烟道对冷却塔性能的影响,同时研究不同侧风速度下排烟冷却塔的工作状态,将所得结果与传统冷却塔进行对比.结果表明:常规冷却塔内加入排烟管会增强冷却塔的冷却效果;侧风会减小冷却水在冷却塔中的温降且不利于塔口烟气排放;侧风会加剧冷却塔上部内壁面腐蚀情况.