660MW直接空冷机组钢结构小机间冷塔流动阻力特性研究

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1、第38卷第10期华电技术Vo1．38No．102016年1O月HuadianTechnology0ct．2016660MW直接空冷机组钢结构小机间冷塔流动阻力特性研究王林，杨博，普建国，郭三虎，刘爱军，赵如宇，宋晓辉，康嘉林(西安热工研究院有限公司，西安710054)摘要：为研究钢结构小机间冷塔的阻力特性，以某电厂660MW直接空冷机组小机间冷塔为研究对象，运用流体力学方程建立计算模型，借助ICEM—CFD及Meshing软件完成网格划分，利用Fluent软件计算了模型各处的流场特性，使用ANSYS软件计算了小机间冷塔各部位的阻力系数。结果表明，钢制空冷塔喉部区域负压

2、最大，空气流速最大；柱处局部阻力系数小于筒身处，折弯处的局部阻力系数最大；塔身各处局部阻力系数随雷诺数增大变化较小。关键词：660MW机组；给水汽轮机；钢结构间冷塔；阻力特性中图分类号：TM621文献标志码：A文章编号：1674—1951I2016)10—0OO5—04相同。某电厂钢结构间接空冷塔风筒基本参数见表0引言1，小汽轮机间冷塔的整体结构如图1所示。我国水资源严重匮乏，地域分布极不均衡HI2J。内蒙古、山西、陕西等北方地区是我国的能源基地，蕴藏着丰富的煤炭资源，具备发展大型煤电基地和坑口电站群的基础条件，但上述地区同时又是我国水资源最为缺乏的地区，电力工业的发

3、展受到水资源的严重制约。火电厂空冷技术具有显著的节水优势-3J，在破解富煤缺水地区火电产业发展难题中正得到越来越广泛的应用。内蒙古地区某火力发电项目，一期工程包括2台660MW超临界直接空冷火电机组，近期已全部投产。该电厂处于我国严寒地区，冬季无法实现混凝土冷却塔的施工。设计单位创新性地提出了给水小汽轮机采用钢结构间接冷却塔的技术方案。小汽轮机双曲线钢结构空冷塔的应用，降低了造价，缩短图1钢构形式间冷塔三维结构了工期，实际节水效果明显。钢结构间冷塔与混凝表1钢结构间接空冷塔参数土冷却塔的构造单元不同，塔体内流场有差异，因此项目数值二者的冷却特性有明显区别。目前，行业内

4、针对钢间冷塔散热器外圆直径／m结构小机间冷塔阻力特性的研究较少，为更好地指0m处直径(柱中心)／m导生产运行，并为高效钢结构间冷塔的设计提供理进风口高度／m论指导，本文对某电厂660MW直接空冷机组钢结进风口直径／m构小机间冷塔的阻力特性进行了研究计算。喉部高度／m喉部直径／m1分析方法出风口高度(塔高)／m1．1结构简述出风口直径／m电厂冷却塔通常由筒体、支撑柱等部件组成，钢X柱的数量／对塔高与壳底(0m)直径的比构形式和传统混凝土形式的空冷塔详细结构不完全喉部面积与壳底面积的比喉部高度与塔高的比收稿日期：2016—08—18；修回日期：2016—09—21·6·华

5、电技术第38卷1．2分析方法1．4计算方法可靠性校验本计算采用计算流体力学(CFD)数值分析的方为了验证使用上面描述分析方法的计算精度，法完成流场分析的计算工作，计算采用Fluent软件。本项目选用一个有工程解的流动问题作为验证考整个计算模型首先采用CAD软件进行几何模型构题。选取90。弯管(管子直径为7．8m)进行建模，对建，然后采用专业网格划分工具ICEM—CFD及其生成网格，网格划分示意图如图3所示。Meshing进行网格划分，最后使用Fluent进行前处理计算设置、计算求解以及后处理和数据处理，最终得到模型各部位的流场分布和流动特性结果。为了如实模拟问冷塔工作

6、时的流动情况，本计算使用下列方法来实现：(1)使用稳态定常模拟方法；(2)使用强制塔顶出口风速的方式控制间冷塔流量；(3)使用常温常压下的空气物性参数用于计L算；(4)使用RNGk—湍流模型模拟流动中的湍流。图390。弯管三维网格划分示意本计算对边界条件的处理方法为：入口边界，包将上述网格导入Fluent中设置边界条件进行计含一定湍流强度的速度人口边界；出口边界，恒定静算，计算公式为压的压力出口边界；对称面，完全滑移的对称边界；ap=(2)固体壁面，水力光滑的壁面边界。式中：Ap为截面1和截面2的压差，Pa；为局部阻1．3数据处理方法力系数；p为流体密度，kg／m；为

7、局部阻力件上游本分析中对于阻力系数的定义为2速度，m／s。：(1)，在Fluent中设置边界条件为：入口速度分别为q1，10，40，60，80，100m／s，出口背压为11kPa，壁面粗式中：为阻力系数；为特征截面流通面积，在本分糙度为0．3mrn。对于90。弯管，弯头下游出口距离析中选取间冷塔出口截面作为特征界面，11。；q为L>5d(d为管径)时，管内流动基本趋于稳定，沿程特征截面处的质量流量，kg／s；P为流体的平均密动压基本趋于稳定，此后的管段可以取为压力测量度；在此P一P，P为气体密度；ap为分析得到的点；而上游由于流动较稳定，因此取靠近弯