1、提高空冷島散熱器內外流場換熱效果和作用的研究(圖文)論文導讀：由于直接空冷機組的凝汽器是通過直接與周圍空氣進行熱交換來達到冷凝排汽的，因此選用什么樣的散熱器型式將對換熱效果起著至關重要得作用，目前直接空冷機組普遍采用A字形散熱器，在散熱過程中，A字形散熱器下方的風機將冷卻介質空氣送入A字形散熱器內部空間，空氣流向出口的流動形式和速度分布特性將直接決定著空氣對內部蒸汽的冷卻換熱效果和作用，因此，通過建立空冷島A字形散熱器物理模型，研究如何提高其換熱效果和作用將是本文的焦點。由此可以得到空冷島A字形散熱器內外流場速度分布特性。以上模擬在未考慮周圍環境風場的影響下進行，而在實際情況下，周圍環境風場分

2、布對散熱器內外流場速度分布起著重要的影響，因此加入環境風場因素的數值模擬研究有待于我們進一步探索。關鍵詞：形散熱器，流場，數值模擬第一章緒 論由于直接空冷機組的凝汽器是通過直接與周圍空氣進行熱交換來達到冷凝排汽的，因此選用什么樣的散熱器型式將對換熱效果起著至關重要得作用，目前直接空冷機組普遍采用A字形散熱器，在散熱過程中，A字形散熱器下方的風機將冷卻介質空氣送入A字形散熱器內部空間，空氣流向出口的流動形式和速度分布特性將直接決定著空氣對內部蒸汽的冷卻換熱效果和作用，因此，通過建立空冷島A字形散熱器物理模型，研究如何提高其換熱效果和作用將是本文的焦點。第二章 物理模型的建立和內外流場速度分布特性

3、分析2.1幾何模型的建立本次模擬所建立的空冷島A字形散熱器物理模型，是根據實際空冷機組幾何尺寸和物理特點，進行適當縮小，利用GAMBIT繪制的空冷島模型。2.2網格劃分根據被模擬對象的幾何尺寸和物理特點，利用前處理軟件生成相應的幾何模型以及計算網格。劃分網格時考慮到模擬計算精度的要求和計算機硬件性能的限制以及空冷島本身復雜的結構特點，對整個計算區域采用分塊劃分網格方法，A字形散熱器內部采用了較密的網格，出口外部和外圍環境則采用相對較疏的網格。2.3 數值計算方法2.3.1 湍流模型的選擇選擇標準湍流模型。論文大全。它是從實驗中總結出來的，其適用范圍廣、計算精度合理。最簡單的完整湍流模型是兩個方

4、程的模型，要解速度和長度兩個變量。在FLUENT中，標準模型自從被Launder and Spalding提出之后，就成為工程流場計算中主要的工具，在工業流場和熱交換模擬中有廣泛的應用。2.3.2 主控方程及邊界條件因為模擬條件為所處環境風速是0，小于當地聲速的三分之一，故空冷平臺周圍的大氣運動被認為是不可壓縮定常流動。流體區域的流動應滿足三維流動控制方程，數值模擬則采用雷諾應力平均N-S方程：連續性方程：動量守恒方程：本構方程：采用標準k-湍流模式：其中為空氣密度，為速度，為壓力，為流體動力粘性系數，應力張量， 應變率張量。論文大全。邊界條件：A字形散熱器下部布置有軸流風機，因此此界面采用風

5、扇邊界條件；表示外圍環境的立方體的底面則采用進口邊界條件，立方體四個側面和頂部采用出口邊界條件；A字形散熱器側面上的小縫隙采用內部區域邊界條件，而除去小縫隙的兩側面則采用墻的邊界條件。論文大全。第三章 結果分析按照CFD軟件求解的步驟，根據確定的物理模型以及相應的單值性定解條件，確定適當的求解器，選取合適的網格密度，選擇適用的方程進行求解計算。由此可以得到空冷島A字形散熱器內外流場速度分布特性。3.1 空冷島內冷卻空氣流過A字形散熱器的流體質點跡線冷卻空氣在A字形散熱器入口從靜止狀態開始，在升壓泵的作用下，獲得初速度后開始上升；空氣在向上流動的過程中，由于流動截面越來越小，流體質點相互碰撞并摻

6、混在一起，形成了渦流，對后來的流體造成了流動阻力；部分流體在通過渦流區以后，垂直于A字形兩側面沿出口流出；還有部分流體在通過渦流區以后繼續向上前進，與從入口進來而未經過渦流區直接上升的流體一道也垂直于A字形兩側面出口流出，只是出流位置在A字形側面上部。3.2 A字形散熱器出口截面速度分布取某一出口截面為例，研究其速度分布。流體在升壓泵的作用下，獲得初速度后，不斷從入口上升；在上升的過程中，不斷拐向A字形兩側的出口，最終分流并垂直于出口流出；同時，A字形側面下部的出流量要多于上部的出流量，這主要由于流體質點從下部流出所走流程較短，沿程阻力損失較小，流出所需動力較小，因此更容易流出，出流質點較多，

7、而上部恰好相反；在A字形內部，各質點速度較為接近，并且較低，其速度主要由升壓泵獲得；在流出時，由于流體在通過出口小縫隙時，所遇阻力增大，靜壓不斷減小，動壓不斷上升，靜壓逐漸向動壓轉化，出流速度迅速上升，達到很大值。3.3平分A字形散熱器兩側面夾角截面速度分布空氣在升壓泵的作用下獲得速度后，向上流動；由于出流區不斷有空氣流出，所以出流區流體不斷減少，為了維持流動的連續性，因此需要有別處的空氣不斷補充過來，這個任務就由下部上升過來的空氣完成，這些空氣在上升的過程中，逐漸拐向出流區，以補充那里的流體，從而實現冷卻空氣的連續供給，于是就形成了如圖所示的回流區域。3.4 A字形散熱器水平截面速度分布中間

8、部分矩形為A字形散熱器內部空間，其余部分為A字形散熱器外部空間，在矩形邊緣上分布有四個出口；在內部空間，流體從下部空間上升過來以后，進行了分流并流向四個出口，與出口在同一截面上的流體也橫向流到了出口，形成了渦形流；在四個出口處，流體流出時靜壓不斷向動壓轉化，速度迅速增大，以較高速度流出出口，然后在外部空間靜止流體的作用下，速度逐漸減小。第四章 結 論以空冷機組空冷島A字形散熱器為研究對象，通過觀察不同剖面速度分布，可以得出A字形散熱器內外流場速度分布特性：在散熱器內部，從進口開始，空氣在升壓泵的作用下，獲得初速度開始向上流動，在流動過程中，出口截面上的流體不斷拐向A字形側面小縫隙出口，而未在出

9、口截面上的流體則橫向流向小縫隙出口；流體在從入口到出口前速度較低，而在出口處，由于出口截面較小，因此需要消耗較高靜壓，并且靜壓不斷向動壓轉化，流體在出口截面上獲得了較高的速度，高速出流的流體在外部空間靜止流體的作用下，逐漸減速上升。以上模擬在未考慮周圍環境風場的影響下進行，而在實際情況下，周圍環境風場分布對散熱器內外流場速度分布起著重要的影響，因此加入環境風場因素的數值模擬研究有待于我們進一步探索。參考文獻1 丁爾謀.發電廠空冷技術M.北京：水力電力出版社，1992.2 顧國新，張新海.空冷系統設計經驗介紹.全國火電空冷機組技術交流論文集,2005,113 劉剛.關于自然風對直接空冷機組運行的運行.全國火電空冷機組技術交流論文集,2005,11.4 馬義偉.電站空冷若干專題討論R.哈爾濱:哈爾濱工業大學，哈爾濱能源科學與工程學院.2004.5武吉林.直接空冷汽輪機組優化設計與運用J山西電力，2008，2