本發(fā)明涉及一種間接空冷塔冷卻扇段進(jìn)風(fēng)量的在線軟測(cè)量方法技術(shù)，特別涉及一種基于傳熱學(xué)數(shù)學(xué)理論模型計(jì)算空氣進(jìn)入間接空冷系統(tǒng)各扇段風(fēng)量的方法，屬于在線監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
間接空冷系統(tǒng)因其節(jié)水省電、單位煤耗低等特點(diǎn)，在我國(guó)“富煤缺水”的地區(qū)逐漸得到廣泛應(yīng)用。間接空冷塔的運(yùn)行特性決定了其易受外界環(huán)境干擾，運(yùn)行中也出現(xiàn)一系列問題，如夏季冷卻出力不足、冬季散熱器凍結(jié)等，嚴(yán)重影響了機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。實(shí)現(xiàn)空冷塔冷卻扇段進(jìn)風(fēng)量的在線軟測(cè)量有利于對(duì)空冷塔扇段的換熱狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作人員對(duì)百葉窗的開度進(jìn)行調(diào)控，尤其是出現(xiàn)散熱器受凍危險(xiǎn)的情況。
此外，對(duì)于間接空冷塔各個(gè)冷卻扇段而言，扇段進(jìn)口流場(chǎng)較為復(fù)雜，某點(diǎn)的流速時(shí)變頻繁且受流場(chǎng)變化的影響較大，很難直接準(zhǔn)確地測(cè)得扇段迎風(fēng)風(fēng)速以及進(jìn)風(fēng)量。再者關(guān)于測(cè)點(diǎn)的布置也存疑，究竟將測(cè)點(diǎn)布置何處才最能夠反映該扇段迎風(fēng)的進(jìn)風(fēng)狀況，利用現(xiàn)有儀器對(duì)間接空冷塔迎風(fēng)風(fēng)速或進(jìn)風(fēng)量進(jìn)行測(cè)量較為困難。
為此此，開發(fā)一種給出間接空冷系統(tǒng)扇段進(jìn)口風(fēng)速的軟測(cè)量方法就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義與實(shí)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種準(zhǔn)確且易于獲取的間接空冷系統(tǒng)扇段進(jìn)口風(fēng)速的軟測(cè)量方法。
技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種間接空冷塔冷卻扇段進(jìn)風(fēng)量的在線軟測(cè)量方法，給出火電機(jī)組冷卻塔扇段進(jìn)口風(fēng)速計(jì)算值，所述的冷卻塔采用間接空冷方式運(yùn)行，所述的進(jìn)口風(fēng)速為間接空冷塔各扇段進(jìn)口處空氣風(fēng)速；包括以下步驟：
步驟1，得到研究對(duì)象間接空冷系統(tǒng)冷卻三角散熱器的換熱系數(shù)kf。
步驟2，根據(jù)電廠提供的結(jié)構(gòu)尺寸，整理出迎風(fēng)面積an，i和扇段換熱面積面積ao，i。
步驟3，根據(jù)溫度測(cè)點(diǎn)讀出空氣進(jìn)入冷卻扇段后的溫度等相關(guān)溫度。
步驟4，基于傳熱學(xué)數(shù)學(xué)理論模型計(jì)算出扇段進(jìn)口風(fēng)速vni，進(jìn)而給出扇段進(jìn)風(fēng)量qvi。
在本發(fā)明一實(shí)施案例中，所述的步驟1中間接空冷系統(tǒng)冷卻三角散熱器的換熱系數(shù)kf是指空氣與散熱器翅片管發(fā)生強(qiáng)制對(duì)流換熱過程的對(duì)流換熱系數(shù)，該系數(shù)受翅片管的結(jié)構(gòu)尺寸、風(fēng)速、管內(nèi)污垢等因素影響。
換熱過程包括管內(nèi)流體到管內(nèi)側(cè)壁面hi、管內(nèi)側(cè)壁面到外側(cè)壁面的導(dǎo)熱
而得到空氣側(cè)對(duì)流換熱系數(shù)ha與進(jìn)口風(fēng)速vn，i之間的關(guān)系較為容易，主要通過以下幾種方式獲?。孩儆商峁┥崞鞒崞艿膹S商給出；②通過現(xiàn)場(chǎng)對(duì)翅片管進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)獲得；③利用ansys對(duì)散熱器翅片管數(shù)值模擬獲得。
在本發(fā)明一實(shí)施案例中，所述的步驟2中所述迎風(fēng)面積an，i為垂直空氣進(jìn)入i號(hào)扇段百葉風(fēng)口方向上的空氣通道處的總面積；該扇段換熱面積面積ao，i指空氣與i號(hào)扇段散熱器翅片管發(fā)生對(duì)流換熱的總換熱面積(包含散熱器翅片管翅片面積)。這兩個(gè)量都由電廠提供的間接空冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸整理得出。
在本發(fā)明一實(shí)施案例中，所述的步驟3中所述相關(guān)溫度為①空氣進(jìn)入i號(hào)扇段后的溫度taout，i；②環(huán)境溫度ta_in；③扇段內(nèi)循環(huán)水進(jìn)出口水溫tw_in，i，tw_out，i。
在本發(fā)明一實(shí)施案例中，所述的步驟4中傳熱學(xué)數(shù)學(xué)理論模型為：
取由多個(gè)冷卻三角構(gòu)成的某一扇段為研究對(duì)象，空氣沖刷該扇段散熱器翅片管的吸熱量qa，i與該扇段翅片管對(duì)流換熱量qm，i有：
式中：cpa和ρa(bǔ)表示空氣的定壓比熱容和密度，以空氣側(cè)進(jìn)口溫度即環(huán)境溫度ta_in作為特征溫度，通過查詢干空氣的熱物理性質(zhì)表即可獲得，單位分別為j/(kg*k)和kg/m3。
根據(jù)能量守恒，由qa，i＝qm，i可得：
即可得到空氣進(jìn)入i號(hào)扇段風(fēng)速vn，i，單位m/s。則該扇段進(jìn)風(fēng)量qv，i＝an，ivn，i，單位m3/s。
有益效果：本發(fā)明可在給出研究對(duì)象間接空冷系統(tǒng)冷卻三角散熱器的換熱系數(shù)以及電廠提供結(jié)構(gòu)尺寸的前提下，基于傳熱學(xué)數(shù)學(xué)理論模型計(jì)算出扇段進(jìn)口風(fēng)速，進(jìn)而給出扇段進(jìn)風(fēng)量，從而對(duì)間接空冷系統(tǒng)的各扇段進(jìn)口風(fēng)量實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控。實(shí)現(xiàn)間接空冷系統(tǒng)的各扇段進(jìn)口風(fēng)量在線軟測(cè)量，能夠?qū)绽渌榷蔚膿Q熱狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并及時(shí)指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)工作。
附圖說(shuō)明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程圖；
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例為計(jì)算本文研究對(duì)象山西某600mw機(jī)組scal型間接空冷系統(tǒng)的2號(hào)扇段進(jìn)口風(fēng)速：
參照?qǐng)D1，第一步要得到該間接空冷系統(tǒng)散熱器的對(duì)流換熱系數(shù)kf。換熱過程包括管內(nèi)流體到管內(nèi)側(cè)壁面hi、管內(nèi)側(cè)壁面到外側(cè)壁面的導(dǎo)熱
參照?qǐng)D1，第二步為整理相關(guān)面積：①垂直空氣進(jìn)入2號(hào)扇段百葉風(fēng)口方向上的空氣通道處的總面積an，2；②空氣與2號(hào)扇段散熱器翅片管發(fā)生對(duì)流換熱的總表面積ao，2。這兩個(gè)量都由電廠提供的間接空冷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算得出。
參照?qǐng)D1，第三步為讀取相關(guān)溫度：①空氣進(jìn)入2號(hào)扇段后的溫度ta_out，2；②環(huán)境溫度ta_in；③扇段內(nèi)循環(huán)水進(jìn)出口水溫tw_in，2，tw_out，2。間接空冷系統(tǒng)中溫度測(cè)點(diǎn)的布置較為容易，且讀出的數(shù)值較為準(zhǔn)確。
參照?qǐng)D1，第四步對(duì)空氣進(jìn)入2號(hào)扇段的進(jìn)口風(fēng)速vn，2進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算步驟如下：
首先傳熱學(xué)數(shù)學(xué)理論模型為：
取由該機(jī)組2號(hào)扇段為研究對(duì)象，空氣沖刷該扇段散熱器翅片管的吸熱量qa，2與該扇段翅片管對(duì)流換熱熱量qm，2有：
式中：cpa和ρa(bǔ)表示空氣的定壓比熱容和密度，以空氣側(cè)進(jìn)口溫度即環(huán)境溫度ta_in作為特征溫度，通過查詢干空氣的熱物理性質(zhì)表即可獲得，單位分別為j/(kg*k)和kg/m3。
根據(jù)能量守恒，由qa，2＝qm，2可得：
即可得到空氣進(jìn)入2號(hào)扇段風(fēng)速vn，2，單位m/s。則該扇段進(jìn)風(fēng)量qv，2＝an，2vn，2，單位m3/s。