电站冷却塔可视模拟实验系统研究毕业论文.doc

电站冷却塔可视模拟试验系统研究摘要冷却塔广泛地应用于国民经济的许多部门，如电力、石油、化工、钢铁和轻纺等。本论文所讨论的是电力部门广泛应用的双曲线自然通风逆流湿式冷却塔。本文先对冷却塔的发展、工作原理及其分类作了简要阐述，并对自然通风逆流湿式冷却塔的主要组成部分及其原理、热力计算、空气动力计算作了简要分析。冷却塔的尺寸设计是建立在模化理论基础上的，冷却塔实验研究属于模化试验，所以在第三章对实验系统的模化作了较详细的理论分析。本文着重对冷却塔的具体零部件的设计、安装、测试实验作了详细的论述。在具体零部件的设计部分，由于实际场地、制造工艺、制造成本等因素的限制，本文对理论设计的部件，部分作了尺寸、样式、材料等调整。在冷却塔的具体零部件安装部分，本文主要介绍了安装方法、流程以及安装过程中遇到问题的解决方法。 在测试试验部分，提出了重点测试参数，即空气干湿球温度、冷却塔 模型进出量和空气量，风速等测试方法。根据空气动力涡流装置安装前后，塔筒内的风速对比图，最后进行分析得出结论。关键词冷却塔；模化；流场；实验Simulating Experiment and Systematic Researching for the Power-Station Cooling Tower AbstractThe cooling tower is widely applied to a lot of departments of national economy, for instance electricity, petroleum, chemical industry, steel and light textile, etc. What was discussed in the paper is the hyperbolic wet counter-flow cooling tower of natural draft, which is used widely in electric power department.At first we have given a simplistic introduction about the development of cooling tower, and explained how it works in general condition. Because different type of cooling tower has different specific characters, so for natural ventilation reverse flow wet cooling tower, we gave a specific discussion about its components and the principles of how it works. Besides, we also calculated the heat exchanged in the system and parameters about air dynamic. The design of cooling tower is based on the principles and experiment, as for the details of the experiment; we have given a specific analysis, in chapter 4. In this passage, we also gave a discussion about the design and fixation of important parts, with specific workplace, processing of parts, such as the dimension style, material and so on. As for the fixation of pares, we gave a practices instruction about the methods, and the process of fixation and some advices also have been given to some available problems when fixation in order to analyze the status of cooling tower. Because one of the most important tasks is to measure the parameters about the cooling tower, we also discussed which parameters are more important than others, and how to measure them. In the final, we drew and analyzed some diagrams with parameters measured and achieved reasonable conclusions.Keywords cooling tower； modeling； flow field ； experimentl 关键词冷却塔；模化；流场；实验不要删除行尾的分节符，此行不会被打印-l 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行目 录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 课题任务2第2章 冷却塔概述32.1 冷却塔的发展32.2 冷却塔的工作原理及分类32.2.1 电站冷却塔简介32.2.2 冷却塔的分类42.2.3 自然通风逆流式冷却塔的组成5第3章 可视实验系统具体零部件的设计73.1 冷却塔塔体的设计73.2 模化83.2.1 几何相似93.2.2 模型风速计算103.3 冷却塔具体零部件设计133.3.1 塔体143.3.2 风道173.3.3 支架203.3.4 风机203.3.5 配水系统203.3.6 淋水装置223.3.7 实验桌233.3.8 导流板25第4章 可视实验系统的具体安装264.1 实验平台安装过程264.2 安装后实验平台实物图29第5章 测试实验315.1 实验任务315.2 实验测量参数和测量仪器315.2.1 实验测量参数315.2.2 试验测量仪器和测点位置315.3 观察实验335.4 测试实验355.4.1 数据的测量355.4.2 试验数据分析355.4.3 试验结论37结论38致谢39参考文献40附录A 外文文献41附录B中文翻译51l 千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 课题背景作为电厂热力循环的重要冷端设备,冷却塔工作性能的优劣对其安全、经济性有重要的影响。电厂热效率的提高与冷却塔出口水温的降低成正比,对200MW 机组,冷却塔出口水温下降1 ,凝汽器饱和温度下降约0.898,凝汽器真空提高约300Pa ,机组热效率可提高0. 2 %0. 3 %1。例如某电厂采用国产中温中压50MW凝汽式汽轮机组，配一座2000m2的双曲线自然通风冷却塔，在夏季测试结果，冷却塔出口水温降低1，煤耗降低1.5g/（kwh）全年按7000小时运行推算，50MW机组就可节煤500t多2。因此，降低冷却塔出塔水温有着重要的经济价值，目前降低冷却塔出塔水温的方法有提高填料的冷却性能、在塔内加十字墙。后者的对降低水温效果不是很显著1996年白俄罗斯研制成功火力和核电站冷却塔空气动力涡流装置，其核心技术已经申报白俄罗斯国家5项专利。在1996年德国汉诺威国际展览会和1998年葡萄牙的里斯本出口展览会上，该技术引起与会专家极大兴趣，官方承认并建议在俄罗斯的动力部门推广使用 。此空气动力涡流器目前已应用在白俄罗斯共和国一个最大热电站明斯克第4热电站（见图1-1），电能生产率1000兆伏/小时。1996年完成循环水生产率3000m3/小时的冷却塔。该冷却塔配备了空气动力涡流器。在1997年3个季度（春、夏、秋）进行的冷却器实验表明，由于涡流器的使用，使得被冷却水温度平均降低1.3，此时冷却塔热有效率为9.1%。仅在功率为250MW的单台设备上，3个季度就节约燃料10001500吨。在国内，本产品属于首创，据调查目前还没有厂家生产同类产品。现在哈尔滨理工大学能源与环保工程研究所正在开发和完善该产品，经过完善和改进后该产品无论质量还是性能均会有很大提高，届时该项技术将达到国内领先水平 ，生产成本在国际市场极具竞争力，将来有望出口其它发展中国家。1.2 课题任务本课题主要是针对该产品，通过对所设计的冷却塔进行模化来搭建实验台。在搭建实验台和测试过程中，对该产品进行改善和完善工作，通过实验分析得到的结论，最终得出能够提高冷却塔性能的最佳方案。第2章 冷却塔概述2.1 冷却塔的发展二十世纪前五十年是冷却塔的诞生，初步应用时期。最早的冷却塔是喷淋池，以后发展成为拔风筒，到1924年发展成为鼓风通风冷却塔。 二十世纪四、五十年代，冷却塔获得重大突破，机力通风冷却塔(逆流、横流)成为标准化塔型且均为点滴塔，六十年代以marley-600型木结构塔为代表的横流点滴塔得到大发展。而今后的冷却塔向着环保型、低噪声、高效率、低能耗方向发展。我国冷却塔技术的发展及现状：1，从1949年到1978年的近30年我国冷却塔技术经历了直流水、水池、喷淋池、鼓风通风冷却塔、自然通风冷却塔及机械通风冷却塔。2，改革开放后，伴随着对国外先进冷却塔技术引进、消化、吸收，到八十年代出现了冷却塔热，其中最引人注目的是数以百计的冷却塔制造商的涌现，大批工程项目的建设刺激了工业节水市场的发展，激烈的市场竞争极大地推动了我国冷却塔技术的进步，大大缩小了我国与发达国家的差距，基本跟上了冷却塔技术发展的步伐。现在我国完全有能力依靠自己的技术满足工业生产和人民生活用冷却塔的需要。但是我国的冷却塔技术与国外先进技术差距还很大，比如冷却塔的科研、设计、制造相互脱节，冷却塔市场上仿制国外冷却塔的多，且由于消化吸收不够，无法达到冷却塔高效、节能之目标。当前.国内外冷却塔的节能研究(以机力通风湿式塔为主)主要集中在以下几个方而3:（1）改进冷却塔体的结构.优化冷却塔内部构件的布置.使气、水分布均化.减小阻力.提高效率;（2）改进冷却塔运行方式.减少能耗;（3）高温水在进入冷却塔之前.先进行一定的“预处理”.使水进入冷却塔后能增大与空气的接触而积和接触时间以达到节水和节能的日的。2.2 冷却塔的工作原理及分类2.2.1 电站冷却塔简介电厂中冷却塔(见图2-1)的任务是把火电厂汽轮机末端的排气在凝结成水的过程中所散发的大量热量释放到环境中，并以较高的冷却效率，使凝结水获较低的水温。一般来说凝结水的温度越低，汽轮机的热效率越高，反之不仅会影响汽轮机的热效率，甚至会危及汽轮机运行的安全性。因此，冷却塔的冷却效率直接影响火电厂运行的安全性和经济性4。 图2-1 电站冷却塔自然通风冷却塔是利用塔内空气的压力差使通风塔产生足够的抽力，使冷空气不断流入塔内与热水进行充分的热交换使热水冷却。同样空冷塔的主要功能是完成被冷却介质与空气之间的热量交换5。2.2.2 冷却塔的分类按空气流动的控制情况，冷却塔可分为自然通风和机械通风两类。自然通风冷却塔又可分为开放式和风筒式两种。按热水和空气的流动方向分可分为逆流式冷却塔和横流式冷却塔。 本实验采用的是自然通风逆流式冷却塔，所以本论文以下介绍的以自然通风逆流式冷却为主。2.2.3 自然通风逆流式冷却塔的组成冷却塔的种类很多，这里我们主要讨论是的自然通风逆流式冷却塔，主要由以下几部分组成塔体、淋水填料一、配水系统、收水器、雨区及集水池6，见图2-2。图2-2 自然通风逆流式冷却塔1）塔体 我国大多数火电厂普遍使用的是自然通风逆流式冷却塔，其塔筒几乎都被做成双曲线形，其作用是创造良好的空气动力条件，减少通风阻力，将湿热空气排至大气层，减少湿热空气回流，因而冷却效果较为稳定。为满足热水冷却需要的空气流量，塔内、外要有足够的压差，但塔内、外空气密度差是有限的，因此自然通风冷却塔必须建造一个高大的塔筒。塔筒材料一般用钢筋混凝土制成。2）淋水填料 填料是冷却塔的重要组成部分，水的冷却过程，主要在淋水填料中进行，其所产生的温降达整个塔温降的60%-70%。淋水填料是由不同材料、不同断面形式、尺寸和排列方式的构件所组成，当热水淋至填料上时溅散成水滴或形成水膜，增加了水和空气的接触面积和接触时间，即增加了水和空气的热交换强度，利于循环水的冷却。 填料的型式有薄膜式、点滴式、薄膜点滴式等，可根据不同情况加以选取。3）配水系统 冷却塔的重要组成部分，其作用是将热水均匀溅散到整个淋水填料上，以提高冷却效果。整个过程包括:将热水升到配水高程，分配到整个填料断面，通过喷头洒到填料上。配水系统有以下几种形式:旋转式配水系统、槽式配水系统、管式配水系统、池式配水系统。槽式配水，目前仍是国内冷却塔主要的配水方式。如下图2-3所示， 图2-3槽式配水系统管式配水的优点为管内水流速度高，因而管断面小，占用塔内通风面积小，形状阻力也小。其缺点是水质要清洁，堵赛后不易清理。4）收水器 是为了减少冷却塔的飘滴对周围环境的影响，同时也为了减少冷却塔的补充水量所采取的节水措施，它的工作原理是使上升气流所挟带的水滴撞击在它的表面，以后能够附着在上面，既可把水滴截留下来，又让空气顺畅通过。收水器通常是采用惯性撞击分离法的技术原理设计的，一般由倾斜布置的板条或波形、弧形叶板组成，大多是用玻璃钢或塑料制成。 5）雨区及集水池 在逆流塔中，填料以下，水池水面以上的部分称为雨区，即冷却水在塔中像下雨的区域。气流进入冷却塔后，经过此区域，然后经过填料。第3章 可视实验系统具体零部件的设计3.1 冷却塔塔体的设计由于在本实验之前，关于冷却塔的设计已经完成13。所以在此论文中，关于热力计算以及空气动力计算就不加阐述。论文中用到的数据都是通过设计所得，并且都得到验证。现将冷却塔主要设计参数整理成表3-1，冷却塔塔体总图见图3-1。 表3-1 冷却塔主要设计参数参数数值单位进水温度41 出水温度33塔高87m喉部高度69.6m进风口高度6m底面直径62.142m喉部直径35.788m出口处直径37.898m给水量2600t/h淋水密度9.73t/(m2h)进风口上沿距填料层高度0.5m填料层厚度1.5m喷水装置距填料层高度1.2m水池深2m立柱172根人字柱40对1-塔体 2-集水池 3-填料 4-立柱5-扶梯 6-人字柱 7-竖井 8-水槽图3-1 自然通风逆流湿式冷却塔3.2 模化由于本实验中冷却塔的模型尺寸和实际设计尺寸相差很大，必须进行尺寸缩小。采用模化原理进行尺寸缩小。一座自然通风冷却塔放在室内进行实验，几何尺寸都要缩小100倍以上，要使模型和原体相似，在满足几何相似的前提下，要满足动力与运动的、相似，即相似准则数相等10。在冷却塔模拟实验中用到的相似准则数有雷诺数、密度弗劳德数。将几何比尺应用到填料上，填料高度将缩小到1.5cm，填料中各片层之间的缝隙将更小，淋水时水滴和水膜将会发生阻塞，使得气流无法通过，因而填料按比尺缩小是不现实的。在本实验中，我们将淋水装置填料、配水系统、收水器，用等阻力网格代替。3.2.1 几何相似所谓的几何相似，即将原体按一定的比例尺缩小，本实验模型比尺为1/100。本实验原体塔高87m，将其缩小100倍后塔高87cm，将塔体各部分按比尺缩小，塔筒不同高度对应半径见图3-2及表3-2。图3-2 冷却塔模型 表3-2 冷却塔模型尺寸不同高度测量点模型高度模型半径单位冷却塔底面h00310.7 mmh135300.3 mm进风口h260293.0 mmh3140270.4 mmh4200254.4 mmh5300229.8 mmh6400208.7 mmh7500192.3 mmh8600181.9 mmh9650179.3 mm喉部h10696178.5 mmh11750179.6 mmh12800182.5 mmh13830185.1 mm冷却塔出口h14870189.5 mm3.2.2 模型风速计算冷却塔内水和空气量中流体的流动都服从纳维-斯托克斯方程及连续方程。 （3-1） （3-2）式中 速度矢量，m/s压力，Pa 流体密度，kg/m3 流体运动粘度，m2/s做冷却塔室内模拟试验，首先必须满足几何相似，即将其按比例缩小，变成一个可放在室内的小模型，本试验将模型缩小100倍。其次必须是原体和模型中的流动满足动力及运动相似。设模型满足相似条件，其各参数比例关系为； ； ； ； （3-3）上式中，p、m、r分别表示原体、模型、原体与模型参数比；g为重力加速度，m2/s，当重力加速度起作用时即应考虑。因原体和模型都受重力作用，所以；L为物体的特征长度，如塔半径，配水槽深度，或坐标长度。 式（3-1）（3-2）为原体的方程，即各坐标的下标为p，将（3-3）代入（3-1）（3-2），得； （3-4） （3-5）上式两边除，可得 （3-6） 上式中重力g从压力梯度p中分离出来，方程中g为标量，为z向坐标梯度。式中，。要使（3-5）、（3-6）也符合纳维斯托克斯方程，即模型和和原体符合同一方程，则必须、都等于1。即：弗劳德数 （3-7）欧拉数 （3-8） 雷诺数 （3-9）要满足运动和动力相似需使模型和原体的上述三个准则数相等，在弗劳德数和雷诺数满足后，欧拉数自然满足，所以一般不考虑欧拉数。即便如此，要同时满足弗劳德数和雷诺数也是不可能的。在自然通风冷却塔的塔筒内，填料以上的气流已被加热，与塔外空气相比其密度较小，受浮力的作用。因为塔内气流密度很小，填料以上温差不大，所以气流为不可压缩流体，只考虑浮力。可得到代替弗劳德数的一个新准则数密度弗劳德数 （3-10）式中 塔外进风口处空气密度，kg/m3塔内填料上空气密度，kg/m3但同时满足雷诺数和密度弗劳德数是不可能的，雷诺数是惯性力与粘性力之比的一种度量，本实验流体均为空气，因此雷诺数可以忽略。本实验只考虑密度弗劳德数。模型风速计算：V1=1.135238019 m/s=1.146696889 kg/m3=1.092085337 kg/m3=1.119391113 kg/m3=0.027305776 kg/m3假设 =1.16 kg/m3假设 =0.7 kg/m3=0.93 kg/m3=0.216696889 kg/m3由式（5-10） 得 （3-11） =0.350861293 m/s式中 1代表原体，2代表模型模型填料处截面积： （3-12）=0.2671160126 m2风量 （3-13）=0.0937206695 m3/s=337.3944102 m3/h3.3 冷却塔具体零部件设计在自然通风逆流式冷却塔中，空气在抽力的作用下向上流动，水由配水装置流出后在重力的作用下向下流动，在两种流体运动接触过程中，由于空气温度低，水温度高，水将热量传给空气，由空气带走，散到大气中。在室内做冷却塔模拟实验时，亦应考虑空气和水两种流体的流动状况。在模拟实验中，塔高只有87cm，进塔与出塔空气密度相差很小，在塔筒抽力作用下产生的空气流速无法达到实验台模拟风速，须借助风机抽风来达到实验台模拟风速。 水循环系统亦是本实验系统的重要组成部分。白俄罗斯工程热物理研究所在研制电站冷却塔空气动力涡流装置时，采用干塔测试的方法，利用激光测速的方法得出了安装空气动力涡流装置后塔内空气流场的变化情况，进而得出了导流板安装时的最佳角度。我们这里采用了水循环系统，能够过通过水温的变化，更直观的反映出加装高效空气动力涡流装置后冷却塔冷却效果的提高。本试验台主体由六部分组成：塔体、风筒、支架、风机、配水系统、实验桌子。实验台见下图3-3所示：1-塔体 2-风道 3-桌子 4-支架 5-风机 6-水槽 7-恒温水箱 8-水管9- 调节阀 10-水泵 11-木块 12-电线 13-连接水管 14-立柱图3-3 冷却塔实验系统示意图3.3.1 塔体安装高效空气动力涡流装置后，塔内的气体流场会有明显变化，本实验要对安装前后气体流场进行比较，对配水情况也要进行细致观察，因此塔体要有很好的透明度。本实验塔体由有机玻璃加工而成，壁厚7mm，透明度良好，塔体壁面光滑，尺寸误差337m3/h，全压 45Pa，风机风量在300-500 m3/h内可调。所以选用的具体型号为:YY-802-4；功率：0.75KW；电压：220V；电流：5.5A；转速：14000r/min。3.3.5 配水系统由于时间限制，本试验只是在不淋水时的情况下进行测试。所以只对配水系统作简单介绍。配水系统是本实验系统的重要组成部分之一，可以更真实的模拟出冷却塔实体的运行状况。此配水系统主要由水管、喷头、水槽、恒温水箱、水泵组成。水系统图见下图3-10： 1-恒温箱 2-水泵 3-软水管 4-水槽 5-恒温水箱循环水管6-微喷头7-实验桌 8-硬水管 9-阀门 10-木块 11-水管 12-水管支架图3-10 冷却塔实验台水系统此实验台有两套水循环系统，一套是恒温水箱自身水循环系统（见4-9图红箭头所示），其作用是使恒温水箱中的水均匀混合，从而使水温均匀。第二套水循环系统为冷却塔配水系统（见图4-8蓝箭头所示），水由循环水泵提升到冷却塔出口，然后经下降管到达微型喷头，均匀的被喷出，撒在填料上。水经过填料，流到水槽中再经管道流回恒温水箱中，完成第二路水循环。 在上升水管上装有阀门调节微型喷头喷水流量；在水槽和恒温水箱的连接管上亦装有阀门，用来控制水槽中水位，及调节恒温水箱中水位。此配水系统采取管式压力配水，压力由水泵产生，喷头采用旋转式微型喷头，最大喷水直径1.5m，喷水密度较均匀。旋转式微喷头由支架、喷嘴、旋转头三部分组成（见图3-11）。在管内压力作用下，水从喷嘴喷出，射到旋转头上，旋转头上有两条流线型沟槽，水沿沟槽运动，旋转头在水的反作用下朝相反方向转动，于是水被沿切向方向甩出，从而达到喷水效果。旋转式喷头特点：有效润湿半径大，喷水强度较低，水滴细小。图3-11 微型喷头恒温水箱的主要作用是使冷却塔模型进塔水温保持恒定，这样当调节高效空气动力涡流装置时，能准确地观察到出塔水温的变化。水槽的主要作用是模拟电站冷却塔集水池。通过调节水槽与恒温水箱中的阀门可控制水槽中水位，水槽中水位保持在55mm左右，具体尺寸见图3-12。在实验中要经常观察水槽中的水位，因此水槽壁面要有很好的透明度，这里采用有机玻璃加工而成。图3-12水槽3.3.6 淋水装置冷却塔淋水装置（填料，配水系统，收水器）阻力采用等阻力系数网格加孔板代替。原体淋水装置阻力系数，等阻力网格由多层金属网叠加而成，孔板采用厚度为5mmm的有机玻璃加工而成，尺寸如图3-13。单层金属网网格大小为22mm，实验时先在风洞中测量单层网格阻力系数，然后再一层层叠加，直至阻力系数与原体相等为止。在叠加时层与层之间应交错开。其阻力系数测量方法见第四章。 （1） 等阻力系数网格（2）有机玻璃孔板图3-13 等效孔板及网格3.3.7 实验桌实验桌是本实验测量、观测以及安装高效空气动力涡流装置的平台。此实验桌由木料加工而成，在桌面上加工一个直径为600mm的圆孔，作为安装水槽用。考虑到合理利用实验室空间及尽量减小试验台面积，桌面并没有做成正方形，而是做成了长1400mm，宽1250mm的矩形。具体加工尺寸见图3-14： 主视图 俯视图 左视图图3-14 实验尺寸工图3.3.8 导流板导流板是实验成功的关键因数，他的形状，大小数量直接影响了塔筒内流场的变化。导流板同样采用透明有机玻璃制成，厚度为5mm ，加工数量为40对。具体加工尺寸见图3-15：图3-15导流板第4章 可视实验系统的具体安装4.1 实验平台安装过程图4-1 实验台本实验台高3400mm，长4220mm，最宽处1400mm，具体安装尺寸见图4-1。搭建实验系统时应先在实验室内测量，在地面上标出桌子、支架所在位置。实验系统最好靠墙布置，这样可以节省实验室空间。但桌子边缘距墙壁仍要留出约60cm距离，以便实验室人员自由走动，布风装置有足够的安放空间。搭建实验台时，应先固定好桌子，用水平仪确保桌面水平。由于整个实验装置比较大，况且实验室的空间有限，对整个实验装置的合理布置非常重要。本实验装置靠窗户布置，为了保证长度方向能够容下各个部件，且保证测试时比较方便，布置时必须满足以下几点：1. 风机侧风道的稳定支架能够固定在两个窗户的墙上；2. 整个实验装置在长度方向保持水平，与墙边的暖气管道应保持一定的距离3. 冷却塔上方的风道中心离侧墙应在80mm左右，这样安装塔筒和风道时，实验桌子不与侧墙相碰；4. 风道、塔筒以及桌子上的开孔的中心在垂直方向上保持同一直线。 风机定位后必须进行固定，用膨胀螺栓进行固定。在电机钻孔时保证底墒的四个孔与风机底座的四个孔对齐。底座与地面之间放一层橡胶垫片以减弱振动。在粘接人字柱时应将塔体部分倒置，将进风口上沿平均分成40份，并用点标记。先在对称的四个位置牢牢的粘住四对人字柱，粘接时使人字柱保持在进风口上沿的切平面内。在粘其他人字柱时，先在桌面上画出冷却塔人字柱与桌面相接触的圆，再将冷却塔正立放置在桌面上，此时预先粘好的的四对人字柱可以将冷却塔筒壁支撑住。然后再粘接其他人字柱，为保证人字柱底端在同一圆周上，粘接时应使人字柱下端处在已画好的圆周上。导流板虽然加工简单，但加工精度要求高一点。加工完成后必须采用砂轮进行打磨，使边缘平整光滑。注意一点：在砂轮打磨前，导流板的加工尺寸必须留有1到2mm的加工余地，避免在打磨时，打磨过多，而引起尺寸变小。由于买来的铁丝网为长方形，必须通过裁减才能变成圆。裁减工具为剪刀，裁减前画圆。等效孔板的加工同样先画圆，然后沿着画线用锯条锯下圆。安装等效孔板及时，应保证孔板与网格水平，其位置距进风口上沿15mm。固定方式可采用四点固定，即在塔体距内侧距进风口上沿15mm处对称的粘四个有机玻璃方块，规格为1055mm，然后将孔板放在上面，让四点与孔板边框接触良好，然后把网格放在孔板上面 见图4-2。安装完等效孔板后等阻力网格只能通过弯曲铁丝从塔筒上方放入，放下后再放平。 1-有机玻璃块 2-铁丝圈 3-塔体 4-金属网图4-2 等效孔板安装仰视图（局部图）在装配风道时，先将风筒各段水平放置在地面上，先将（2）套装在（3）内，再将（2）的另一端套装在（1）内。在套装过程中如果接头松动，可在（2）上缠些布或胶带，以增加其壁厚。套装完毕后，应用透明胶带将接头处密封好。安装图见图4-3： 图4-3冷却塔风筒装配图安装风筒时，由于悬吊支架采用的是铁丝，所以先用膨胀螺栓在天花板上固定位置，先用一根铁丝与风筒连接，将塔筒进行悬吊定位。由于风筒比较大，可用两人合作，定位完后一个人扶住风筒，另外一人用铁丝固定风筒的另一端。用螺栓拴紧铁丝，最后再观察风筒是否水平是否垂直于地面。在按装过程中为了保护风筒，不至于安装过程中变形、错位，应至少两人合作。先将风筒举起，将（3）搭在支架上，再将左侧（1）套在冷却塔出口上，并用透明胶带封好。之后在将（3）与支架捆绑牢固。然后将（4）套接在（1）内，并将接头处密封好。接着将（5）接上调风门最后在调风门有法兰的一端与风机的法兰严密对接，并用螺母拧牢。最后调整风机的位置，用（4）两端分别与（1）和（5）连接，把（5）与（6）相接上，最后把（6）同风机相连。4.2 安装后实验平台实物图实验台搭建完成后，用数码相机进行拍照，本试验过程中搭建的实验平台的实物图，见 图4-4、图4-5、图4-6。 图4-4 冷却塔塔筒部分图4-5风机部分图4-6 实验台实物图第5章 测试实验5.1 实验任务测量前首先要明确本实验目的，本实验主要目的：在不淋水的整塔试验中，测量加空气动力涡流装置后冷却塔内空气流场变化情况。实验任务可分为两组,第一组 ，测量加空气动力涡流装置前冷却塔的空气流场情况；第二组，测量加空气动力涡流装置前后冷却塔内的空气流场变化情况。分别通过对两组数据的比较可得出加空气动力涡流装置后是否能够改变冷却塔内流场的变化。由于时间和实验台等原因，本实验不对加水循环系统情况进行分析。5.2 实验测量参数和测量仪器5.2.1 实验测量参数室内干球温度，湿球温度，进塔空气量，大气压力P，测点风速。5.2.2 试验测量仪器和测点位置1）干球温度测量空气干球温度可采用精度为的水银温度计，2）湿球温度测量空气湿球温度可采用湿球温度计，测量时先将湿球温度计的纱布用蒸馏水润湿，然后使之通风，此时温度计液柱逐渐下降，待下降到最低值道道平衡后，即可读数，同时记录下干球温度。3）大气压P大气压力的测量可采福廷式大气压力表或盒式大气压力表，后者在使用前可根据福廷式大气压力表的指示值调整指针的位置，大气压力表上均附有温度计，以便对测得的大气压力值进行修正。4）进塔空气量采用毕托管进行测量，测量点选择在风道左侧的上升管上，应尽量选择远离变径的风道。测试点选择如图5-1： 图5-1 进风量测试点5）测点风速 对塔内的风速和风向测量可才用毕托管测量，通过测得的动压，再计算出风的流速，动压与流速的具体关系为14 （5-1）式中 由实验确定的系数 流体的密度毕托管测量时应保持实验装置水平，在测量时，无法深入塔内.可以对冷却塔进行开孔，把探头从孔中伸入，保持水平进行测量，测完后用胶塞将其密封。测点选择多个断面上的多个点，断面的选择8如图 5-21，2，3，4，5，6为测量断面7-人字柱，8-填料，9-开孔点图5-2断面选择5.3 观察实验为了判断空气动力涡流装置（导流板）对塔筒内流场是否有影响，可先进行模拟试验观察现象。实验材料选择用珍珠岩颗粒，由于在此前通过用塑料细绳粘在塔筒内壁周围，观察现象不理想，所以采用珍珠岩颗粒，原因是塑料细绳太细太轻，且分布也不能均匀。在实验前对珍珠岩用22网进行筛分，然后均匀的撒在淋水填料上面，塔筒出风口，盖上一层网，防止珍珠岩被吹起来进入风道。把塔出风口与风道口对齐，用胶袋密封。最后，打开风机，通过调节风量观察被吹起的了、珍珠岩的流动现象。加空气动力涡流装置后冷却塔内珍珠岩颗粒的流动现象见图5-3、图5-4.图5-3 加空气动力涡流装置前塔内的珍珠岩颗粒流动图5-4 加空气动力涡流装置后塔内的珍珠岩颗粒流动通过上面的图，虽然不是太明显，但还是能够看到加导流板后，塔筒内的珍珠岩被吹起的范围变大，流动的程度也得到了加强。说明了空气动力涡流装置（导流板）有利于塔筒内流场运动。但具体结论的得出还得通过测量实验的测试结果得出。5.4 测试实验5.4.1 数据的测量1) 干球温度 =282) 湿球温度 = 213) 进塔空气量 = 241.9 m3/h4) 大气压力 =1.013Pa5) 各个断面上测点的风速通过毕托管测得每个断面上不同位置的动压值，再用通过公式（5-1）计算后列于表格5-1中，公式（5-1）中=0.2，kg/m3 ，表中R为断面半径，为测点的半径。表5-1 加导流板前各断面上各点的风速半径比断面断面风速，mm/s567567540断面风速，mm/s546534534断面风速，mm/s498492492断面风速，mm/s431417409断面风速，mm/s409409402断面风速，mm/s394386369安装空气动力涡流装置时，导流板选择的角度为竖直放置。通过毕托管测得每个断面上不同位置的数据，再运用公式（5-1）计算后列于表格5-2中, 公式（5-1）中=0.2， kg/m3 ，表中R为断面半径，为测点的半径。 表5-2 加导流板后各断面上各点的风速半径比断面断面风速，mm/s584573573断面风速，mm/s557551540断面风速，mm/s510500500断面风速，mm/s466452445断面风速，mm/s445445431断面风速，mm/s4314174095.4.2 试验数据分析由上面测得的风速，把每个断面上在加空气动力涡流装置前后的风速对比图一一列出15，见图5-5 1加空气动力涡流装置前各断面的风速2加空气动力涡流装置后各断面的风速图5-5塔内各断面风速分布5.4.3 试验结论通过上面图表，可以看出，加空气动力涡流装置后，各个断面上的每个对应点的流速变大,而且每个断面上的流速曲线变的更加平稳。由此可以得出加空气动力涡流装置后有利于冷却塔塔内的流场流动:冷却塔内流速变大;冷却塔内流场变的更加稳定。流速一旦变大，降低冷却塔出塔水的温度，提高了冷却塔的冷却性能，从而达到了设计的目的。结论在整个试验台搭建部风中，通过把原先设计的冷却塔同具体搭建过程中遇到的问题相结合。首先通过整个装置的尺寸同实验室空间的大小进行合理的定位，使得安装和实验过程中不受空间等因素的影响。其次改进了冷却塔的一部分部件，包括加装了调风阀，修改了人字柱的尺寸，修改了风道的部分口径等，能够顺利地完成试验台的搭建工作。在实验部分，首先通过在冷却塔的塔筒内加珍珠岩颗粒的办法，通过观察珍珠岩的流动现象，得出塔筒内的珍珠岩被吹起的范围变大，流动的程度也得到了加强。在得到上面的结论后就是通过试验数据的测量来得出结论，通过数据的测量、分析、整理得过程得到出加空气动力涡流装置后有利于冷却塔塔内的流场流动；冷却塔内流速变大；冷却塔内流场变的更加稳定。流速变大后，降低冷却塔出塔水的温度，提高了冷却塔的冷却性能，从而达到了设计的目的。致谢一学期的毕业设计结束了，在这短短的几个月时间内，我学到了很多相关知识和做人的道理。首先，我感谢我的指导老师刘伟军老师，在我遇到困难时总能给我巨大的帮助。这不仅仅是知识方面的收获，更重要的是刘老师教会了我一些学习的方法，如何去改正自身的缺点，如何去锻炼自己的社会交际能力等。刘老师科学严谨的治学态度，对待科学一丝不苟的精神使我受益匪浅。其次，我很感谢师兄陈拴柱，在整个毕业设计过程中他一直给予我巨大的帮助，和我一起讨论问题，在我遇到苦难时帮我找出问题的所在等等。还有感谢路义萍、齐国利等老师在毕业设计过程中给我提出了一些问题和宝贵的意见。还要真心的感谢在此次毕业设计中给予我指导和关心的热能系的其他各位老师们：刘兴家、吕薇、付国民、黄波、李九如、王佐民、王芳等老师。感谢我的同学们，你们在日常的学习生活中给予了我许多的帮助，帮我度过了一个个难关。感谢所有帮助过我的人！在此，我向各位表示衷心的感谢！参考文献1 Chien K.C., Construction and Testing of a Reinforced Concrete Hyperbolic Cooling Tower Model , MS thesis ,Dept. of Civil Eng .,Kansas State Univ., Micro-concrete Models for Cooling-tower shell, Proc. 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