專利名稱：一種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)冷卻領(lǐng)域，特別是涉及ー種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法。
背景技術(shù)：
目前逆流塔多用中央豎井、槽管結(jié)合的配水方式。配水槽與中央豎井相連，配水管與配水槽相連，配水管下部連接三通井分至ー個或兩個噴頭。目前，通常采用簡單的ー維計(jì)算方法進(jìn)行配水的水力計(jì)算得到淋水密度的估計(jì)值；該配水模擬方法具有如下不足I)現(xiàn)行ー維計(jì)算方法大量的采用經(jīng)驗(yàn)公式和經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，將會使配水計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，導(dǎo)致冷卻塔配水均勻性較差。2)超大型冷卻塔配水管的長度一般超過30m，單條配水管設(shè)置的噴頭數(shù)量一般超過60個，配水系統(tǒng)越趨復(fù)雜會發(fā)生誤差放大的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出ー種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，可以提高冷卻塔配水的均勻性，提高冷卻塔配水的可靠性。為達(dá)到上述目的，采用的技術(shù)方案是ー種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，包括步驟建立其中一個噴頭的三維幾何模型以及建立配水管的三維幾何模型；設(shè)置第一邊界條件；其中，所述第一邊界條件包括配水管進(jìn)水側(cè)截面的水流壓力和水流流速、所述噴頭的水流壓カ和水流流速、所述配水管內(nèi)管壁表面的水流壓カ和水流流速；根據(jù)所述第一邊界條件、預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取所述噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓カ差；根據(jù)所述壓カ差和所述噴頭處的水流流速，獲取所述噴頭的水流阻力系數(shù)；設(shè)置第二邊界條件，其中，所述第二邊界條件包括所述配水管進(jìn)ロ測的水流壓力、配水管的管壁粗糙度、噴頭的過流面積以及所述噴頭的水流阻力系數(shù)；根據(jù)所述第二邊界條件、預(yù)設(shè)的第二配水管流量、所述湍動能方程和所述湍流耗散函數(shù)方程，獲取所述噴頭的水流量；根據(jù)所述噴頭的水流量、冷卻塔的噴頭數(shù)以及冷卻塔的淋水區(qū)域總面積，獲得冷卻塔的淋水密度；當(dāng)所述冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，増大配水管進(jìn)水測水流壓カ。本發(fā)明先建立單個噴頭的三維幾何模型和配水管的三維幾何模型，通過設(shè)置合理的噴頭的三維幾何模型的邊界條件，并利用預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，可得到噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓カ差；根據(jù)該壓力差可得到噴頭的水流阻力系數(shù)；根據(jù)噴頭的水流阻力系數(shù)，并利用預(yù)設(shè)的第二配水管流量、所述湍動能方程和所述湍流耗散函數(shù)方程，獲取各個噴頭的水流量，可得到各個噴頭的水流量；根據(jù)冷卻塔配水管上的所有噴頭數(shù)目和淋水區(qū)域面積，可得到冷卻塔的淋水密度；當(dāng)冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，増大配水管進(jìn)水測水流壓力。相比于傳統(tǒng)的冷卻塔配水方法，本發(fā)明可以提高冷卻塔配水的均勻性，提高冷卻塔配水的可靠性。


圖I為本發(fā)明的一個實(shí)施例流程圖。
具體實(shí)施例方式為便于理解本發(fā)明，下面將結(jié)合附圖進(jìn)行說明。本發(fā)明提出ー種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，請參考圖1，包括步驟 S101、建立其中一個噴頭的三維幾何模型以及建立配水管的三維幾何模型；S102、設(shè)置第一邊界條件；設(shè)置第一邊界條件；其中，第一邊界條件包括配水管進(jìn)水側(cè)截面的水流壓カ和水流流速、噴頭的水流壓カ和水流流速、配水管內(nèi)管壁表面的水流壓カ和水流流速。S103、根據(jù)第一邊界條件、預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓カ差；S104、根據(jù)壓カ差和噴頭處的水流流速，獲取噴頭的水流阻力系數(shù)；S105、設(shè)置第二邊界條件；設(shè)置第二邊界條件，其中，第二邊界條件包括配水管進(jìn)ロ測的水流壓カ、配水管的管壁粗糙度、噴頭的過流面積以及噴頭的水流阻力系數(shù)。S106、根據(jù)第二邊界條件、預(yù)設(shè)的第二配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取該噴頭的水流量；S107、根據(jù)噴頭的水流量、冷卻塔的噴頭數(shù)以及冷卻塔的淋水區(qū)域總面積，獲得冷卻塔的淋水密度；S108、當(dāng)冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，増大配水管進(jìn)水測水流壓カ。為更好的理解，將從以下步驟進(jìn)行詳細(xì)闡述，包括一、建立其中一個噴頭的三維幾何模型以及建立配水管的三維幾何模型；建立其中一個噴頭的三維幾何模型時，可以采用以下方法獲取噴頭的噴嘴直徑Dl和配水管道的直徑D2，配水管道長度取了 15倍的配水管道直徑長度，進(jìn)ロ端(進(jìn)水側(cè))為10倍管道直徑長度，另一端為5倍管道直徑長度，管道末端為壁面條件，建立噴頭的三維幾何模型；建立配水管的三維幾何模型時，由于管道是嚴(yán)格対稱的，為避免過大的計(jì)算量，對其一半的配水管進(jìn)行模型的建立。ニ、設(shè)置第一邊界條件；設(shè)置邊界條件時，在配水管道與噴頭連接處劃分較密網(wǎng)格，壁面處的起始網(wǎng)格尺寸為1_，增長率為I. 1，最大網(wǎng)格尺寸為6mm。由于配水管道很長，因此選用了ー個小區(qū)域進(jìn)行這部分的網(wǎng)格劃分，在距離噴頭管道中心軸線兩側(cè)各IOOmm處選取配水管道的兩個截面，構(gòu)成這部分區(qū)域體，這部分網(wǎng)格總數(shù)42萬。對噴頭的噴嘴部分，網(wǎng)格處理方式與配水管道相同，對橫截面進(jìn)行網(wǎng)格加密，給定側(cè)壁面網(wǎng)格數(shù)，進(jìn)行拉伸平鋪完成體網(wǎng)格的劃分，截面網(wǎng)格的起始尺寸O. 5mm，增長率
I.08，最大網(wǎng)格3_，網(wǎng)格總數(shù)4. 3萬；根據(jù)該網(wǎng)格進(jìn)行設(shè)置第一邊界條件。三、根據(jù)第一邊界條件、預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓カ差；具體的，湍動能方程(k方程)
「 d(pk) d ( ,dk\ I 0「(し 欲)I Γ湍流耗散函數(shù)方程(ε方程)
「 _ dips) d ( , de\ I 3「fοε ~~+— puK - με — +-— r ρνε-με— =Se
Cl Ox \ax J r dr \or其中，μt = P CllIi2/ ε，μ k = μ + μ t/ σ k, μ ε = μ + μ t/ σ εμ eff = μ + μ t = μ + ρ Cll k2/ ε，Sk= Θ - ρ ε ,Ss =((.\Θ-( 'ζΡε^Τ
Γ2 Γ_ du δν νλ 2 , du Γ2 Γ dv Qu ν) 2 ,1 δνΘ = —μ, 2---------pk ——+ —μ. 2---------ρκ —
3 V Sx dr r J 3 _ dx _3 \ dr dx r J 3 _ dr
「 π Γ 2 (.V du θν) 2 , IV (du SvV+ -μ, \ 2_ — -~ — — --pk -+μ, —+ —
3 r οχ dr J 3 J r {_ dx dr JCli = O. 09, ok = 1.0, σ ,=1.3,^=1.44,02=1.92, P，k，ε, μ, μ t 分別為流體密
度、湍動能、湍流耗散率、流體動カ粘性系數(shù)和湍流粘性系數(shù)；u，V分別為流體速度在x，r方向的分量；x方向(豎直方向)r方向(徑向)。具體計(jì)算時，在FLUENT軟件上進(jìn)行。通過第一邊界條件、預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓カ差Λ P。四、根據(jù)壓カ差和噴頭處的水流流速，獲取噴頭的水流阻力系數(shù)；具體的，根據(jù)公式△〃ニ+かf獲取噴頭的水流阻力系數(shù)；其中，Δ P為壓カ差；ξ為噴頭的水流阻力系數(shù)；P為水的密度；V為噴頭處的水
流流速。為了提高準(zhǔn)確度，可輸入多個預(yù)設(shè)的第一配水管流量，那么根據(jù)步驟三可得到多個壓カ差；根據(jù)步驟三中的多個壓カ差，在本步驟中可得到多個噴頭的水流阻力系數(shù)；求取多個噴頭的水流阻力系數(shù)的平均值。以該噴頭的水流阻力系數(shù)的平均值來設(shè)置步驟五的中的噴頭的水流阻力系數(shù)。五、設(shè)置第二邊界條件；具體的，在設(shè)置第二邊界條件時，對整個配水管道劃分網(wǎng)格，在靠近壁面處的網(wǎng)格都要進(jìn)行加密，粗管道由壁面到管中心起始網(wǎng)格尺寸為6_，最大網(wǎng)格20_，網(wǎng)格增長率為
I.2 ;細(xì)管道由壁面到管中心起始網(wǎng)格為4_，最大為15_，網(wǎng)格增長率為I. I。在配水管道與噴頭連接處網(wǎng)格劃分較密，在兩側(cè)距離噴頭中心軸線各50mm處選取配水管道的兩個截面，構(gòu)成ー個小的區(qū)域進(jìn)行噴頭處小體的網(wǎng)格劃分，由噴頭處向外擴(kuò)散網(wǎng)格尺寸逐漸增加，粗管徑的噴頭處，起始網(wǎng)格尺寸為1_，增長率為I. 1，最大網(wǎng)格尺寸為6mm ;細(xì)管徑的噴頭處,起始網(wǎng)格尺寸為Imm,增長率為I. I,最大網(wǎng)格尺寸為4mm。異管徑連接處，網(wǎng)格劃分也比較密，由細(xì)管徑一端向粗管徑一端網(wǎng)格尺寸逐漸增カロ，起始網(wǎng)格為4mm，增長率為I. 15，最大網(wǎng)格尺寸為6mm。根據(jù)配水管網(wǎng)格設(shè)置第二邊界條件。另外，電站的冷卻塔在全年運(yùn)行中一般處于無人問津的狀態(tài)，在長時間運(yùn)行情況 下，對帶有槽式配水系統(tǒng)的冷卻塔實(shí)際考察時發(fā)現(xiàn)，配水管和噴嘴內(nèi)存在積淤、結(jié)垢發(fā)生部分堵塞的現(xiàn)象，而采用海水作為循環(huán)介質(zhì)時還會發(fā)生海生物生長的情況，因此設(shè)置舊配水管的第二邊界條件吋，適當(dāng)調(diào)整配水管的管壁粗糙度、噴頭的過流面積。六、根據(jù)第二邊界條件、預(yù)設(shè)的第二配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取該噴頭的水流量；七、根據(jù)噴頭的水流量、冷卻塔的噴頭數(shù)以及冷卻塔的淋水區(qū)域總面積，獲得冷卻塔的淋水密度；由于冷卻塔配水管上的噴頭設(shè)置均勻，噴頭規(guī)格幾乎一致，因此，根據(jù)其中ー個噴頭的流水量、配水管上所有噴頭的數(shù)目以及冷卻塔的淋水區(qū)域總面積，可獲得冷卻塔的淋水密度。ノV、當(dāng)冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，増大配水管進(jìn)水測水流壓カ。當(dāng)冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，増大配水管進(jìn)水測水流壓カ。在其中一個實(shí)施方式中，為了方便工作人員掌握冷卻塔配水狀況，還包括步驟發(fā)出報警提示。本發(fā)明先建立單個噴頭的三維幾何模型和配水管的三維幾何模型，通過設(shè)置合理的噴頭的三維幾何模型的邊界條件，并利用預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，可得到噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓カ差；根據(jù)該壓力差可得到噴頭的水流阻力系數(shù)；根據(jù)噴頭的水流阻力系數(shù)，并利用預(yù)設(shè)的第二配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取各個噴頭的水流量，可得到各個噴頭的水流量；根據(jù)冷卻塔配水管上的所有噴頭數(shù)目和淋水區(qū)域面積，可得到冷卻塔的淋水密度；當(dāng)冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，増大配水管進(jìn)水測水流壓カ。相比于傳統(tǒng)的冷卻塔配水方法，本發(fā)明可以提高冷卻塔配水的均勻性，提高冷卻塔配水的可靠性。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，其特征在于，包括步驟 建立其中一個噴頭的三維幾何模型以及建立配水管的三維幾何模型； 設(shè)置第一邊界條件；其中，所述第一邊界條件包括配水管進(jìn)水側(cè)截面的水流壓力和水流流速、所述噴頭的水流壓力和水流流速、所述配水管內(nèi)管壁表面的水流壓力和水流流速； 根據(jù)所述第一邊界條件、預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取所述噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓力差； 根據(jù)所述壓力差和所述噴頭處的水流流速，獲取所述噴頭的水流阻力系數(shù)； 設(shè)置第二邊界條件；其中，所述第二邊界條件包括所述配水管進(jìn)口測的水流壓力、配水管的管壁粗糙度、噴頭的過流面積以及所述噴頭的水流阻力系數(shù)； 根據(jù)所述第二邊界條件、預(yù)設(shè)的第二配水管流量、所述湍動能方程和所述湍流耗散函數(shù)方程，獲取所述噴頭的水流量； 根據(jù)所述噴頭的水流量、冷卻塔的噴頭數(shù)以及冷卻塔的淋水區(qū)域總面積，獲得冷卻塔的淋水密度； 當(dāng)所述冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，增大配水管進(jìn)水測水流壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，其特征在于， 所述根據(jù)壓力差和所述噴頭處的水流流速，獲取所述噴頭的水流阻力系數(shù)的步驟具體為 根據(jù)公八二2獲取所述噴頭的水流阻力系數(shù)； 其中，ΛΡ為所述壓力差；ξ為所述噴頭的水流阻力系數(shù)；P為水的密度；V為所述噴頭處的水流流速。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，其特征在于， 當(dāng)存在多個所述預(yù)設(shè)的第一配水管流量時，在所述根據(jù)第一邊界條件、預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取所述噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓力差的步驟中，得到多個壓力差； 在所述根據(jù)壓力差和所述噴頭處的水流流速，獲取所述噴頭的水流阻力系數(shù)的步驟中，得到多個所述噴頭的水流阻力系數(shù)； 以多個所述噴頭的水流阻力系數(shù)的平均值作為所述第二邊界條件中的噴頭的水流阻力系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，其特征在于，當(dāng)所述冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，還進(jìn)行步驟發(fā)出報警提示。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，其特征在于， 在所述建立配水管的三維幾何模型的步驟中，對所述冷卻塔中相互對稱的其中一半配水管建立配水管的三維幾何模型。
全文摘要
本發(fā)明提出一種超大型逆流式自然通風(fēng)冷卻塔配水方法，包括步驟建立其中一個噴頭的三維幾何模型和配水管的三維幾何模型；設(shè)置第一邊界條件；根據(jù)第一邊界條件、預(yù)設(shè)的第一配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取噴頭的三維幾何模型進(jìn)水側(cè)與噴頭測的壓力差；根據(jù)壓力差和噴頭處的水流流速，獲取噴頭的水流阻力系數(shù)；設(shè)置第二邊界條件；根據(jù)第二邊界條件、預(yù)設(shè)的第二配水管流量、湍動能方程和湍流耗散函數(shù)方程，獲取噴頭的水流量；根據(jù)噴頭的水流量、冷卻塔的噴頭數(shù)以及淋水區(qū)域總面積，獲得冷卻塔的淋水密度；當(dāng)冷卻塔的淋水密度小于預(yù)設(shè)的淋水密度時，增大配水管進(jìn)水測水流壓力?？梢蕴岣呃鋮s塔配水的均勻性，提高冷卻塔配水的可靠性。
文檔編號F28F25/02GK102809321SQ201210328318
公開日2012年12月5日 申請日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者楊志, 龍國慶, 朱嵩, 湯東升, 羅必雄, 彭雪平, 喬旭斌, 匡俊, 毛衛(wèi)兵, 李波 申請人:中國能源建設(shè)集團(tuán)廣東省電力設(shè)計(jì)研究院