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數值模擬技術在工業冷卻塔節能中的作用

數值模擬技術在工業冷卻塔節能中的作用

隨著計算機技術及數值模擬技術的不斷發展,越來越多的冷卻塔廠家將數值模擬技術應用于工業冷卻塔的分析建模當中,并對冷卻塔模型的的各個細節進行詳細分析,以找出進行節能設計的更佳方案。數值模擬技術在工業冷卻塔節能中的作用主要體現在以下三個方面:

工業冷卻塔1.png

一是確定填料和運行的合理區間:淋水填料是工業冷卻塔內部空氣與熱水之間進行熱交換的核心場所,也是節能性能否實現的關鍵部位,因此為實現冷卻塔的節能性,首先需要對高效填料的必備條件進行分析。通常情況下,高效填料散質系數大于其表面積,但阻力及能耗較低。經過與同類產品的對比可以發現,細小差距就能導致淋水填料在熱力性能上的較大差異。在完成相同任務時,性能高的填料所需的耗能更低、所需的氣水也更少。除了要繼續研究新的填料品種外,也要重視對現有填料的改進。將熱力測試與在不同淋水密度和風速條件下填料性能的區分同時進行,并針對不同的環境條件和運行區間進行分析,充分激發填料的潛能。在進行工業冷卻塔設計時,還要考慮其使用地的氣候條件、處理水的溫度等,從而設計符合實際工作要求的熱力特性。

二是改進散水系統:散水系統由主管、支管、噴嘴等構成,在進行散水系統研究時,要充分考慮噴嘴的均勻性和散水壓力。在低壓環境中,噴嘴的工作水壓在2m左右。工業冷卻塔的熱力特性與噴嘴的均勻性密切相關,因此噴嘴的設計非常重要。若布水不均,就會導致復合分布中評價系數的均方差增大,從而無法實現節能效應。現階段,可利用CFD模擬進行輔助實驗,提高噴嘴的均勻程度,降低實驗時間,提高工業冷卻塔布水檢測的效率。

三是改善冷卻塔流場:工業冷卻塔內部用于空氣流通的通道分布復雜,例如當氣流經過淋水填料入口時,會突然擴張或收縮。空氣流動的劇烈變化會導致流動阻力大大提高,增加冷卻塔風機的荷載,甚至可能引起氣流分離。這時塔內的氣流分布不均,耗能就會進一步增加。若工業冷卻塔內氣流壓力達到5~8之間,就要加設導流檐,否則填料難以發揮應有的作用,導致熱力性能不足。流場模擬可對流體流動、換熱進行模擬,在短時間內形成冷卻塔中的流場,從而為設計工作提供參考。

橫流冷卻塔.png


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