机械通风冷却塔进风口区域气流特性研究

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1、机械通风冷却塔进风口区域气流特性研究赵顺安，李红莉，冯晶（中国水利水电科学研究院，北京，100038）摘要：机械通风冷却塔被广泛应用于石油、化工、冶金及电力等行业，多年来的现场观测结果表明，很多冷却塔的风机风量达不到其设计风量值，这一方面是由风机的设计所引起，另一方面则是由于冷却塔的空气动力特性计算不准确。本文通过物理模型试验方法对逆流式机械冷却塔进风口区域的空气动力特性进行了研究，给出了其阻力计算公式，结果表明，目前机械通风冷却塔进风口区域的阻力计算结果偏不安全，研究结果可为冷却塔设计参考。关键词：机械通风；冷却塔；模型试验；进风口区域；阻力；Studyonthein

2、letareaairflowcharacteristicofthemechanicaldraftcoolingtowerZHAOShun-an,LIHong-li,FENGJing(ChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearch,Beijing,100038)Abstract:Mechanicaldraftcoolingtoweriswidelyusedinpetroleum,chemical,metallurgy,electricpowerandotherindustries.Manyfieldobservati

3、onsshowthatthefanflowratecan’treachthedesignvalue,ononehanditiscausedbythedesignofthefan,andonthehanditmaybetheinaccuratecalculationoftheaerodynamiccharacteristicsofthetower.Withthemethodofmodeltest,thispaperstudiestheaerodynamiccharacteristicsoftheinletareaofthethecounterflowmechanicald

4、raftcoolingtowerandgivestheresistanceformula.Itisdemonstratedthatthecurrentcodedesignformulafortheresistancecalculationoftheairinletareaisgenerallyunconservative,whichcanprovidereferenceforthedesignofthemechanicaldraftcoolingtower.Keywords:mechanicaldraft;coolingtower;modeltest;inletarea

5、;resistance1．引言机械通风冷却塔被广泛应用于石油、化工、冶金及电力等行业，多年来的多个现场观测结果表明，很多冷却塔的风机风量达不到其设计风量值[1、2]。这个问题由两方面因素造成，一是风机设计存在问题，无法达到其设计特性要求；另一方面是冷却塔设计中，冷却塔的空气动力特性计算不准确。冷却塔的阻力包含进风口、气流转弯、淋水填料、淋水阻力、收水器、配水系统、风机进口及风机出口等，冷却塔的总阻力为各部件阻力分别计算然后相加得出[3~7]，其中各部件相邻很近，气流之间相互影响，所以，分别计算再求和不能准确反应它们的阻力特性。本文通过物理模型试验的方法对逆流式机械冷却塔

6、进风口区域的空气动力特性进行了试验研究，试验结果表明，目前机械通风冷却塔进风口区域的阻力计算结果偏不安全，并通过系例试验给出了机械通风逆流式冷却塔进风口区域的阻力计算公式，供冷却塔设计参考。2．模型设计2.1模型系统设计机械通风冷却塔多为多格毗邻布置，塔格之间相互影响，本文选取了两个塔格同时模拟。模型设计为冷态模型，为反应塔内气流特性，模型须模拟塔的进风口、塔内支撑结构、淋水填料、配水结构、收水器、风机进口及风机喉部断面，风筒出口由于风机主动抽风的作用对塔内气流影响不大，且不影响冷却塔的阻力比较与计算，可不予以模拟。要保证模型与原型的相似，首先要求几何相似；其次要满足气

7、流运动和动力的相似。就本试验而言，相似准则满足下式：（1）式中：为雷诺数，；为欧拉数，；表示原型与模型值比；为塔内填料断面平均气流速度，m/s；为塔的特征尺寸，取填料断面长度，m；为压力差，Pa；为空气密度，kg/m3；为气流运动粘性系数，m2/s。式（1）所表述的是雷诺和欧拉相似准则，还可写成准则方程。雷诺准则是对流态起决定性作用的因素，但这种决定性作用在一定条件下将消失，因为当模型塔内气流的Re数超过某一临界值后，其流态、流速分布皆与原型相似，而与Re数无关，即流体流动进入“阻力平方区”亦称“自模区”，模型在“自模区”内自行满足欧拉准