机械通风式冷却塔流场及回流率分析

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本文的研究对象是机械通风式逆流冷却塔。冷却塔是一种循环水与大气进行热质交换以达到降低循坏水温度的装置,是目前应用最广泛、最经济的冷却设备,在工业循环水系统中占据着越来越重要的地位。冷却塔在实际使用过程中,不同的淋水密度会造成塔内流场的变化,冷却效率也会受到影响。另外,机械通风式冷却塔大多数情况下都是多座冷却塔成群布置的,塔与塔之间会产生相互干扰,在大风情况下这样的现象尤为明显。因此单塔、双塔之间的回流和干扰情况也要进行研究。论文的主要研究内容包括:(1)对冷却塔的塔架结构进行有限元分析,包括对塔架结构的静力学分析、模态分析。得到塔架结构在各种力的作用下的总变形、应变分布、应力分布情况等,最后根据结果判断塔架结构的性能是否满足需求。(2)对冷却塔在不同淋水密度下塔内的传热传质过程进行数值模拟。对空气做连续相处理,水以离散相的状态加入计算中,并在喷淋面上添加水滴的初始状态。填料区使用多孔介质模型,用滴状流动代替膜状流动并通过添加阻力的方式来模拟空气和水滴在填料区的流动状态。(3)模拟在侧风下冷却塔的出塔空气的流动情况,计算不同风速下的回流率的变化情况。对模型进行前处理,划分非结构性网格,然后对以下几部分进行模拟:计算单个冷却塔在不同环境风速下的回流率变化情况;计算两座冷却塔在固定塔间距、不同环境风速和风向下的回流率变化情况;计算两座冷却塔在不同塔间距、不同环境风速下的回流率变化情况。在完成以上的模拟后,对结果进行后处理,得到对应的变形图、应力图、空气和水滴的速度分布和温度分布图。对相关的仿真数据输出整理后绘制成图表,总结相关规律。
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