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数值模拟技术在工业冷却塔节能中的作用

数值模拟技术在工业冷却塔节能中的作用

随着计算机技术及数值模拟技术的不断发展,越来越多的冷却塔厂家将数值模拟技术应用于工业冷却塔的分析建模当中,并对冷却塔模型的的各个细节进行详细分析,以找出进行节能设计的更佳方案。数值模拟技术在工业冷却塔节能中的作用主要体现在以下三个方面:

工业冷却塔1.png

一是确定填料和运行的合理区间:淋水填料是工业冷却塔内部空气与热水之间进行热交换的核心场所,也是节能性能否实现的关键部位,因此为实现冷却塔的节能性,首先需要对高效填料的必备条件进行分析。通常情况下,高效填料散质系数大于其表面积,但阻力及能耗较低。经过与同类产品的对比可以发现,细小差距就能导致淋水填料在热力性能上的较大差异。在完成相同任务时,性能高的填料所需的耗能更低、所需的气水也更少。除了要继续研究新的填料品种外,也要重视对现有填料的改进。将热力测试与在不同淋水密度和风速条件下填料性能的区分同时进行,并针对不同的环境条件和运行区间进行分析,充分激发填料的潜能。在进行工业冷却塔设计时,还要考虑其使用地的气候条件、处理水的温度等,从而设计符合实际工作要求的热力特性。

二是改进散水系统:散水系统由主管、支管、喷嘴等构成,在进行散水系统研究时,要充分考虑喷嘴的均匀性和散水压力。在低压环境中,喷嘴的工作水压在2m左右。工业冷却塔的热力特性与喷嘴的均匀性密切相关,因此喷嘴的设计非常重要。若布水不均,就会导致复合分布中评价系数的均方差增大,从而无法实现节能效应。现阶段,可利用CFD模拟进行辅助实验,提高喷嘴的均匀程度,降低实验时间,提高工业冷却塔布水检测的效率。

三是改善冷却塔流场:工业冷却塔内部用于空气流通的通道分布复杂,例如当气流经过淋水填料入口时,会突然扩张或收缩。空气流动的剧烈变化会导致流动阻力大大提高,增加冷却塔风机的荷载,甚至可能引起气流分离。这时塔内的气流分布不均,耗能就会进一步增加。若工业冷却塔内气流压力达到5~8之间,就要加设导流檐,否则填料难以发挥应有的作用,导致热力性能不足。流场模拟可对流体流动、换热进行模拟,在短时间内形成冷却塔中的流场,从而为设计工作提供参考。

横流冷却塔.png