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闭式冷却塔热力性能影响因素分析及优化设计闭式冷却塔是一种对热变换过程中的物体进行调节和控制的设备，它将流体从一温度转变到另一更低的温度，因此，对于实现合理的热力性能来说，闭式冷却塔的优化设计是非常重要的。
因此，本文旨在通过分析闭式冷却塔热力性能影响因素，提出优化设计方法，以提高闭式冷却塔的热力性能。
首先，总结出影响闭式冷却塔热力性能的原因有保温层材料、风扇结构、出风口位置和热交换器位置等。
其次，为了提高闭式冷却塔的热力性能，可以采取优化设计，如改变出风口位置，改变热交换器位置，更换保温层材料和风扇结构。
最后，根据不同的用途，可以采用不同的优化策略，如采用结构性优化或参数化优化等，以提高闭式冷却塔的热力性能。
要实现闭式冷却塔的有效优化，首先应该从原材料的选择开始，选择合适的材料来构建冷却塔，以提高传热率，减少散热，可以有效提高闭式冷却塔的热力性能。
其次，应该重新考虑风扇结构，安装具有较高效率的风扇，以便进一步提高闭式冷却塔热力性能。
再次，应该充分考虑出风口位置以及热交换器位置，确保其能够有效地传递热量，可以有效提高闭式冷却塔整体热力性能。
本文仔细分析了影响闭式冷却塔热力性能的因素，并就如何进行优化设计给出了建议，以使闭式冷却塔的热力性能得到改进。
同时，本文也为今后在闭式冷却塔优化方面的研究提供了参考。
总之，分析和优化闭式冷却塔的热力性能是非常重要的，本文仅
重点分析了影响热力性能的原因和相应的优化设计方法，并提出了针对不同用途采用不同优化策略的建议，期望能够为闭式冷却塔热力性能改进提供参考。
关于冷却塔性能的分析摘要：冷却塔是汽轮发电机组重要的冷端设备之一，其冷却性能对电站的经济和安全运行有重要的影响。
以双曲线型自然通风冷却塔为研究对象，根据实际运行参数，通过对冷却塔热力性能的计算，得到了冷却水出塔水温及其主要影响因素———填料层淋水密度不均对出塔水温的影响。
关键词：冷却塔；热力性能；分析；引言冷却塔是发电厂冷端系统中的主要设备之一，它主要维持汽轮机出口背压，并使热力系统实现朗肯循环，故其运行好坏直接影响机组和电厂热经济性。
近几年来，由于用电负荷急剧增加，火电厂的机组容量也随之增加，作为冷端设备的冷却塔也向大型化发展。
例如在火电厂中，单塔处理的冷却水量已达40 000t/h～60 000t/h，因此冷却塔性能的好坏对发电厂能否安全经济运行，起着至关重要的作用。
随着“厂网分开、竞价上网”的电力体制改革，它的重要性已被人们所重视。
以双曲线型自然通风冷却塔为研究对象，它们的淋水填料面积分别为3000m2和5 600m2。
冷却塔结构与运行参数如表1和表2所示。
前者所用淋水填料为TJ-10 PVC，后者所用为横凸纹方孔陶瓷。
1冷却塔热力性能1.1 热力性能计算冷却循环水温度的高、低直接影响机组运行的热经济性和出力。
在凝汽器冷面积、污染程度、循环水量、蒸汽参数一定的前提下，冷却循环水入口温度越高，则机组热经济性越差。
因此，研究冷却塔的热力性能，主要是解决如何降低冷却循环水出塔水温及其影响的主要因素。
根据原始数据可以计算出风速与空气抽力和塔内通风阻力的关系，得到冷却数Ω与冷却后水温的关系曲线，即Ω= （）曲线。
由淋水填料特性得出冷却塔散热特性数Ω′，与图中曲线的对应点即为所求的出塔水温，如图1所示。
1.2 淋水填料的影响冷却塔中热交换的主要部位是淋水填料区，它对喷溅下落的水柱形成阻拦，在填料面积形成很大的水膜及水滴，充分与周围的冷空气接触，从而使循环水得到冷却。
对于已经建成的冷却塔，淋水填料完整时，取淋水填料面积为设计值Fm。
冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究冷却塔是一种常见的工业设备，采用水的喷淋来降低空气温度，达到冷却的目的。
其中，传热与流动特性是影响冷却效果的重要参数。
本文将介绍针对冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究。
一、背景介绍随着现代工业的发展，冷却塔的应用范围越来越广泛。
传统的机械实验方法对于冷却塔传热与流动特性的研究，存在成本高、时间长、数据难以获取等问题。
因此，数值模拟成为一种有效的研究方法，能够快速预测冷却塔的热力学性能，优化设计方案，提高设备运行效率。
二、数值模拟方法数值模拟方法是近年来快速发展的技术之一，通过计算机仿真模拟物理过程，得出数值结果，目前的CFD技术非常适用。
CFD技术是基于流体力学理论的数值计算方法，其中涉及到物理模型、数值算法以及计算边界条件等多方面内容，接下来将对上述三点进行详细介绍。
1.物理模型物理模型是数值模拟的重要组成部分，它涉及到对实际工程问题的理解和把握。
在冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究中，对物理模型的要求包括：准确反映冷却塔的结构特点，考虑多物理场耦合作用（如湍流、传热、质量输运等），给出合适的边界条件。
2. 数值算法数值算法是数值模拟的核心部分，直接影响到计算的精度和速度，目前，常用的数值算法有有限体积法、有限元素法、谱元法等。
在冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究中，介绍有限体积法的应用实例。
由于冷却塔流场的非线性和三维特性，需采用NS方程组（Navier-Stokes Equation）描述其湍流流动和传热，同时考虑相变特性，将传热过程转化为蒸发和冷凝过程。
3. 计算边界条件边界条件是指在计算域边界上给出的物理量的数值，例如速度、温度、压力、密度等。
在冷却塔传热与流动特性的数值模拟研究中，需给出正确的边界条件，如风速、空气温度、水喷淋流量等，以保证计算结果的可靠性。
三、数值模拟应用实例以某水电站冷却塔为例，利用CFD软件建立三维流场模型，考虑多相流流动和传热特性。
冷却塔性能测试结果评价软件包简介潘椿;马超;韩玲【期刊名称】《工业用水与废水》【年(卷),期】2006(000)0S1【摘要】在《冷却塔验收测试结果评价软件包》的基础上,编制了《冷却塔性能测试结果评价软件包,》详细过程另文介绍。
软件以电子表格形式为基础进行编制,分为“逆流抽风式冷却塔”和“逆流鼓风式冷却塔”两种型式;每种均有《冷却塔性能测试结果报告书》和《逆流式冷却塔冷却水量对比法评价计算表》各一张。
这里给出两个软件的《冷却塔性能测试结果报告书》样式,计算表格由于太长,不便排版,不能在文中给出。
报告书样式见下面的《<一>逆流抽风式冷却塔冷却水量对比法测试评价报告书》和《<二>逆流鼓风式冷却塔冷却水量对比法测试评价报告书》。
冷却塔性能测试与验收测试不同之处在于要详细了解塔填料的散热性能,故除大气压P0、空气干球温度1θ及2θ、空气湿球温度τ1及τ2、进水温度t1、出水温度t2、进塔水量Q为实测外,还要求进(或出)塔风量亦必须为实测值,同时要求由不同水量、风量组合后得到的气水比λ和Ωn的数据组具有较好的代表性,一般希望有五至七组(三至四组则偏少),还要求每组数据有适当的间距,例如相邻两组之间λ的比值宜>(1.05～1.10),最大λmax与最小λmin之比值宜>(1.5～2.0),以便整理出合理的填料散热性能公式Ω0=A0pλm0。
逆流...【总页数】2页(P)【作者】潘椿;马超;韩玲【作者单位】东华工程科技股份有限公司;东华工程科技股份有限公司;合肥【正文语种】中文【中图分类】TQ053.5【相关文献】1.冷却塔喷嘴性能测试 [J], 袁小伟;刘晓朵2.冷却塔验收测试结果评价软件包介绍 [J], 潘椿;马超;韩玲3.横流点滴式冷却塔修改为点滴薄膜式冷却塔简介 [J], 宫桂芳4.第2届卫星数据处理软件包会议及国际MODIS／AIRS处理软件包用户会议简介 [J], 杨磊;5.北京林业大学计算中心M—340S计算机系统应用软件简介(三)M—340S图形软件包简介 [J], 陆守一因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中小型开式冷却塔热力性能测控软件的对比研究
章立新;许鹤华;尹证;高明;沈艳
【期刊名称】《玻璃钢/复合材料》
【年(卷),期】2015(000)006
【摘要】针对中小型开式冷却塔热力性能测试过程,提出了基于C#语言和组态软件两种方法编写的数据采集以及计算分析软件.通过对两种软件在热力性能测试过程中的对比分析,得到在数据采集、处理和计算等方面各自的优缺点,继而提出针对冷却塔热力性能测试的更加合理、易于操作的解决方案.
【总页数】4页(P69-72)
【作者】章立新;许鹤华;尹证;高明;沈艳
【作者单位】上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;北京玻璃钢研究设计院有限公司,北京 102101;上海理工大学能源与动力工程学院,上海 200093;上海同驰换热设备科技有限公司,上海200433
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.冷却塔设计热力性能的确定及CFD模拟软件在冷却塔设计中的工程实践 [J], 马旭升;刘建华;刘小芳
2.开式简单布雷顿制冷循环热力学优化2.性能优化 [J], 张万里;罗京;陈林根
3.回收氯碱蒸发工段废热的开式吸收式热泵的热力学性能分析 [J], 马连强;陈嘉宾;马学虎;赵宗昌
4.逆流式冷却塔热力性能数值模拟及改进分析 [J], 刘佳; 史玉涛; 张烽; 陆亚伟; 蔡锐; 周剑秋
5.逆流式冷却塔热力性能数值模拟及改进分析 [J], 刘佳; 史玉涛; 张烽; 陆亚伟; 蔡锐; 周剑秋
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第４３卷增刊２０１０年８月武汉大学学报（工学版）Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｗｕｈａｎ ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＶｏｌ．４３Ｓｕｐ．Ａｕｇ．２０１０作者简介：束加庆，从事电力土建结构设计工作．文章编号：１６７１－８８４４（２０１０）Ｓ１－０２９１－０４基于ＡＮＳＹＳ的大型冷却塔专用数值分析程序开发及应用束加庆，卢红前，冉述远（江苏省电力设计院，江苏南京 ２１１１０２）摘要：近年来，国内大型冷却塔不断涌现，且规模仍有继续增大的趋势；采用新方法（如数值计算）进行冷却塔结构设计的重要性越来越突出．基于ＡＰＤＬ语言开发了大型冷却塔结构计算的ＡＮＳＹＳ专用分析程序，实现了建模和计算过程的参数化、自动化，提高了工作效率．将所开发程序运用于新海电厂１２ ０００ｍ２大型冷却塔结构设计中，对各种荷载（自重、风荷载、温度荷载及地震荷载）作用进行了计算模拟，得到了各工况组合下的内力结果和配筋结果，并验证了结果的正确性．同时还首次给出了局部弹性稳定系数沿整个塔筒的分布图形，给工程设计人员提供了局部稳定性分析的直观结果．关键词：冷却塔；专用程序；ＡＮＳＹＳ；ＡＰＤＬ语言；开发应用中图分类号：ＴＵ ３１２ 文献标志码：ＡＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｐｅｃｉａｌ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｐｒｏｇｒａｍｆｏｒ ｌａｒｇｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＮＳＹＳＳＨＵ Ｊｉａｑｉｎｇ，ＬＵ Ｈｏｎｇｑｉａｎ，ＲＡＮ Ｓｈｕｙｕａｎ（Ｊｉａｎｇｓｕ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｗｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２１１１０２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｌｏｔｓ ｏｆ ｌａｒｇｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒｓ ｈａｖｅ ａｐｐｅａｒｅｄ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅａｒｓ；ａｎｄ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ｉｓ ｇｏｉｎｇ ｔｏ ｂｅ ｌａｒｇｅｒ；ｓｏ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ，ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｐｒｏｂｌｅｍｓ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＡＰＤＬ ｌａｎｇｕａｇｅ ｏｆ ＡＮＳＹＳ，ａ ｓｐｅｃｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｓ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｌａｒｇｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｏｄｅｌ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｃａｎ ｂｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｄｏｎｅ；ｓｏ ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｆｆｉ－ｃｉｅｎｃｙ ｉｓ ｅｎｈａｎｃｅｄ．Ａｎｄ ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｔｈｅ １２ ０００ｍ２ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｘｉｎｈａｉｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｉｎ Ｊｉａｎｇｓｕ ｐｒｏｖｉｎｃｅ．Ｖａｒｉｏｕｓ ｌｏａｄｓ，ｉ．ｅ．ｇｒａｖｉｔｙ，ｗｉｎｄ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ａｒｅｓｉｍｕｌａｔｅｄ；ｉｎｔｅｒｎａｌ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｔｈｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕ－ｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｃａｌ ｅｌａｓｔｉｃ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ｔｏ ｇｉｖｅ ｄｅ－ｓｉｇｎｅｒｓ ｉｎｔｕｉｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ ｏｆ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｃｏｏｌｉｎｇ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｏｌｉｎｇ ｔｏｗｅｒ；ｓｐｅｃｉａｌ ｐｒｏｇｒａｍ；ＡＮＳＹＳ；ＡＰＤＬ ｌａｎｇｕａｇｅ；ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ 自然通风冷却塔是发电厂二次循环冷却系统中的重要构筑物，是发电厂标志性构筑物．研究资料［１］表明：带冷却塔的二次循环冷却系统对于在缺水区建设电厂和减少水源的热污染有重要的意义．随着电厂机组容量的加大，与之配套的冷却塔规模也越来越大．常规燃煤百万机组按一机一塔布置时，冷却塔的淋水面积大约在１１ ０００～１３ ０００ｍ２；核电百万机组按一机一塔布置时，冷却塔的规模将超过２０ ０００ｍ２．这些超大规模冷却塔结构设计超出了我国现行规范规程所规定的范围或以往计算手段的限制范围．因此采用新的计算手段来分析研究超大规模冷却塔结构的安全问题显得尤为迫切．武汉大学学报（工学版）第４３卷三维数值分析［２～７］可以得到各种结果在冷却塔结构空间上的分布，加深工程设计研究人员对分析结果的理解和对宏观规律的把握．本文拟以塔筒的局部稳定系数为例，通过三维数值计算给出局部稳定系数沿整个塔筒的分布图；同时，为提高有限元分析的效率，减少前后处理的工作量，基于ＡＮ－ＳＹＳ软件ＡＰＤＬ语言开发具有人机交互界面的冷却塔结构分析专用程序，并编写相应后处理程序，对计算结果按照需求进行处理计算、输出．在此基础上，依据现行规范，进行塔筒及人字柱的配筋计算；同时，将计算结果和已有分析程序的结果进行对比，验证新程序分析结果的合理性．本文冷却塔结构分析只针对塔筒体系，不包括塔筒内部的淋水装置．１ 参数化建模及加载ＡＰＤＬ提供一种逐行解释性的编程语言工具，包括ＡＰＤＬ菜单系统、变量、数组与表参数的用法、数据文件的读写、数据库信息的访问、数学表达式、矢量与矩阵运算、内部函数、流程控制、宏与宏库以及定制用户图形界面［８］．基于ＡＰＤＬ可以实现参数化有限元建模、参数化加载、参数化求解和参数化结果分析与处理，实现ＡＮＳＹＳ有限元分析全过程的参数化批处理．特别适合于开发标准分析过程的模块化、参数化和自动化，可以很好地用于参数化有限元分析、分析批处理、专用分析系统的二次开发等，提高工作效率．１．１ 冷却塔结构参数化建模冷却塔塔筒结构体系主要由塔筒、人字柱（或其他类型的支柱）、柱下基础（一般为环板基础）、地基（包括桩基）等部分组成，具有相对规则的形态，因此可以方便地采用ＡＰＤＬ语言进行参数化建模．１）塔筒塔筒结构具有轴对称性，因此只要知道塔筒的一条轮廓线即可建模，而这一轮廓线可以通过以下几个参数获得，即模板标高、半径、壁厚．将这些参数放入一个文本文件中，如ＤＡＴＡ．ＤＡＴ．在ＡＮＳＹＳ中通过＊ＶＲＥＡＤ读入这个文件从而得到塔筒的基本参数，并绕中心轴线选择生成塔筒的几何模型，这里需要注意和塔筒支撑即人字柱的连接情况．另外在ＡＮＳＹＳ用户图形界面中输入模板的总数，以此确定ＤＡＴＡ．ＤＡＴ文件的大小．２）人字柱根据人字柱的对数、最下层塔筒的切线方向、底部标高等可以确定出人字柱的空间位置（上部端点和下部端点）．３）环基及支墩根据环基的几何尺寸以及支墩和环基的相对位置关系、高度等参数可以建立环基和支墩的几何模型，人字柱的下端点和支墩上表面相交．４）地基考虑地基土的分层和各层厚度，通过输入各层地基土的厚度以及径向范围来实现建模．以上４步可以建立起简单规则的冷却塔模型，在参数化建模过程中，最重要的是各个部位之间的连接协调．１．２ 参数化加载冷却塔上的作用主要包括自重、风荷载、温度作用、地震作用、施工荷载、地基不均匀沉降等．其中自重、温度、地震荷载等具有相对简单规则的分布方式，较容易施加．风荷载沿着塔筒的环向和高度方向都是变化的，作用在单元的表面，因此通过参数化加载来实现显得非常必要．程序仅需要输入风振系数、地面类别和基本风压值，即可自动将风荷载施加到整个塔筒上去．可以通过改变基本风压值的大小来实现考虑塔筒的效应．如新海工程中考虑百年一遇的基本风压为６５０Ｐａ，考虑塔群效应增大系数１．２，因此应输入的基本风压为７８０Ｐａ．对于温度荷载，可以指定是冬季工况还是夏季工况，对应于夏季工况还需指定筒壁最大温差．２ 工程应用２．１ 工程概况江苏新海发电有限公司本期建设２×１ ０００ＭＷ超超临界燃煤机组，经工艺计算，每台机组配套一座淋水面积为１２ ０００ｍ２的逆流式双曲线型自然通风冷却塔．冷却塔塔高１６５ｍ，塔顶出口直径８０．１３９ｍ，喉部高度１２５．４ｍ，直径７５．２１ｍ；壳体底部进风口处直径１２５．１２ｍ，进风口高度为１１．７８ｍ；筒体采用指数变厚形式，最小厚度２７０ｍｍ；下环梁最大厚度为１．２ｍ，采用４８对人字柱支撑，圆形断面，直径１．１ｍ；冷却塔基础为环板基础，宽９ｍ，高２ｍ；采用天然地基．２．２ 有限元模型及参数塔筒采用ＳＨＥＬＬ６３壳单元，人字柱采用２９２ 增刊束加庆，等：基于ＡＮＳＹＳ的大型冷却塔专用数值分析程序开发及应用ＢＥＡＭ１８８梁单元，环基（包括支墩）、地基基础采用ＳＯＬＩＤ４５实体单元模拟．在开发的专用程序中输入少量控制参数，就可以生成冷却塔结构的有限元模型．采用参数化建模的好处在于可以改变控制参数，从而生成不同的模型，便于修改模型，提高工作效率．如在新海工程初设阶段设计采用５２对人字柱，而施工图阶段设计采用４８对人字柱，这可以通过直接修改输入人字柱对数这一参数实现，大大减少了建模的工作量．塔筒、人字柱采用Ｃ４０混凝土，弹性模量为Ｅ＝３．２５×１０４ ＭＰａ，环基采用Ｃ３５混凝土，弹性模量Ｅ＝３．１５×１０４ ＭＰａ．混凝土的泊松比μ＝０．２，密度ρ＝２ ５００ｋｇ／ｍ３，线膨胀系数１．０×１０－５ Ｋ－１．环基下部基础为粘土及花岗片麻岩，材料参数分别为Ｅ＝５０ＭＰａ，μ＝０．３；Ｅ＝３×１０４ ＭＰａ，μ＝０．３．２．３ 计算结果计算采用线弹性有限元理论，因此可以将自重作用、风荷载作用、温度作用和地震作用分别作为４种独立工况进行计算，根据ＡＮＳＹＳ载荷工况组合的功能，可以得到各种组合下的计算结果，也可以将各种工况下的有限元计算结果进行处理、输出结构内力，再通过编写ＦＯＲＴＲＡＮ程序（或其他程序）进行结果组合，并在此基础上进行结构配筋计算．将塔筒的内力结果提取出来与已有冷却塔设计软件（简称“ＲＪ”）的计算结果进行对比．通过上述内力对比分析可知，两种程序的计算结果在壳体内力上吻合很好，仅在下环梁处有较大差别，主要是由于两种计算方法对于下环梁与人字柱接触边界处理方式不同造成．有限元计算考虑了材料体的变形，尤其是人字柱在荷载作用下发生的变形及内力调整，因此得到的结果更为合理．２．４ 塔筒结构稳定性分析冷却塔塔筒作为薄壳结构，满足屈曲稳定是壳体设计的重要条件．按现行规范［９－１０］要求，塔筒必选同时满足整体稳定和局部弹性稳定．根据规范［１０］中公式（９．４．１４－１）和（９．４．１４－２）可以直接计算得到塔筒整体稳定系数ＫＢ＝５．４４，满足要求．以往验算塔筒局部稳定时，通常是根据经验，校核环向角度为７２°位置处的结果．三维有限元计算可以得到局部稳定系数沿整个塔筒的分布，从而可以精确得到最小稳定安全系数的位置和数值．计算得到新海电厂冷却塔在最小局部稳定安全系数为５．３８，满足规范要求，出现在环向角度为６６°，高度为１１８ｍ处，即喉部下方塔筒厚度变化处．环向角度为７２°处塔筒的最小局部稳定系数为５．６１，位置仍为喉部下方塔筒壁厚变化处．从分析结果可知，仅仅以７２°位置处的结果来验算塔筒局部稳定安全系数有可能偏于危险．图１给出了局部稳定安全系数沿整个塔筒的分布图．图１ 塔筒局部稳定安全系数分布图３ 结论１）基于ＡＮＳＹＳ的ＡＰＤＬ语言开发了冷却塔参数化建模的专用模块，通过输入少量控制参数可以生成冷却塔的有限元模型，对自重、风荷载、温度作用、地震作用等荷载实现了参数化加载，大大缩短了有限元计算前处理的工作量，提高了工作效率．２）将ＡＮＳＹＳ得到的结果和冷却塔设计软件得到的结果进行了对比分析，验证了采用ＡＮＳＹＳ程序计算冷却塔结构的正确性，为将ＡＮＳＹＳ软件应用于复杂条件下冷却塔结构计算奠定了基础．３）通过三维数值有限元计算可以得到整个塔筒和人字柱的应力、内力、稳定性系数等等．文中以局部稳定安全系数为例，直观地给出了其沿整个塔筒的分布情况，有效地延伸和扩展了工程设计人员对宏观结果的认知范围．参考文献：［１］ 武际可．大型冷却塔结构分析的回顾与展望［Ｊ］．力学与实践，１９９６，（６）：１－５．［２］ 高标，卢红前．ＳＳＩ效应对大型双曲线冷却塔结构抗震性能的影响［Ｊ］．武汉大学学报（工学版），２００９，４２（Ｓ１）：４２７－４３１．［３］ 宋平平，李琪，李永梅．ＡＮＳＹＳ在冷却塔结构计算中的应用［Ｊ］．山西建筑，２００９，３５（３２）：７３－７４．［４］ 曹梅丽，李诗龙．冷却塔的有限元结构分析［Ｊ］．武汉３９２武汉大学学报（工学版）第４３卷工业学院学报，２００８，２７（３）：３１－３４．［５］ 李佳颖，任春玲，黄志龙．自然通风冷却塔的实验及有限元分析［Ｊ］．力学季刊，２００７，２８（３）：４４３－４４７［６］ 王铭，黄志龙，张丽强．烟塔合一自然通风冷却塔的有限元分析［Ｊ］．力学与实践，２００６，２８（４）：６４－６７．［７］ 郑付明．ＡＮＳＹＳ在冷却塔结构设计中的应用［Ｊ］．江汉大学学报（自然科学版），２００５，３３（４）：８７－９０．［８］ 博弈工作室．ＡＮＳＹＳ９．０经典产品高级分析技术与实例详解［Ｍ］．北京：中国水利水电出版社，２００５．［９］ 中华人民共和国国家标准ＧＢ／Ｔ５０１０２－２００３，工业循环冷却水设计规范［Ｓ］．［１０］中华人民共和国电力行业标准ＤＬ／Ｔ５３３９－２００６，火力发电厂水工设计规范［Ｓ］．４９２。
电厂汽轮机冷端系统及冷却塔热力性能研究的开题报告一、选题背景电厂的汽轮机是电力发电的核心设备，其发电效率和安全性能对于电力系统的供应稳定具有重要意义。
汽轮机发电过程中，功率发电需要通过燃烧化石燃料产生高温高压蒸汽，而蒸汽再经过汽轮机转化为机械能驱动发电机旋转产生电能。
在这个过程中，汽轮机的高温高压蒸汽需要经过冷却处理，以确保汽轮机的温度、压力处于安全范围，并提高发电效率。
而汽轮机的冷端系统即为进行负载排列、冷凝和回收冷却水的一整套系统，其中冷却塔作为重要的冷却方式之一，研究其热力性能对于电厂节约能源和提高发电效率具有重要意义。
二、选题目的本课题旨在通过对电厂汽轮机冷端系统及冷却塔热力性能的研究，提高电厂发电效率和节能减排能力。
具体目的如下：1. 分析电厂汽轮机冷端系统中各个设备的工作原理和特点，探究其热力学性能及热工作人员所需技能。
2. 研究冷却塔在汽轮机发电过程中的热力学特性，探索改变某些因素对电站的总体效益产生的影响，从而实现节能减排。
3. 运用与相应热力学原理，对车间现场热力参数进行实时监测和分析，并提高电站的能源利用效率。
三、选题内容本课题将以电厂汽轮机冷端系统及冷却塔热力性能为研究对象，探讨如下内容：1. 电厂汽轮机冷端系统的组成及工作原理。
分析汽轮机的冷端系统中各个部件、设备的特点和工作原理，所需维护和操作的技能，对汽轮机的运行产生的影响，以及如何控制汽轮机在安全温度、压力范围内运行，从而提高发电效率。
2. 冷却塔的热力学特性。
分析冷却塔作为汽轮机冷却方式之一的热力学原理，称之为湿式冷却方法。
研究其热力学特性，特别是在高温环境下的好处，说明汽轮机冷却体系中应用冷却塔的优缺点。
3. 改变某些参数对电站总体效益的影响。
研究冷却塔在汽轮机发电过程中的热力学特性，探索改变某些因素对电站的总体效益产生的影响，例如，调节水流和风流、改变冷却塔形式、改变湿度等。
4. 基于热力学原理对现场热力参数进行实时监测和分析。
冷却塔强度与施工期稳定性分析的APDL程序冷却塔是重要的工业设备，用于散热和冷却过程中的热交换。
在冷却塔的设计和施工过程中，强度和稳定性是两个至关重要的因素。
本文将介绍一种基于ANSYS Parametric Design Language (APDL)的程序，用于分析冷却塔的强度和施工期稳定性。
首先，我们需要建立冷却塔的有限元模型。
可以使用APDL 编写命令，定义冷却塔的几何形状、材料属性和边界条件。
通过将冷却塔划分为小的单元，我们可以更精确地模拟其力学行为。
接下来，我们可以添加适当的约束和加载来模拟实际工况，例如塔体自重和风荷载。
在模型建立完成后，我们可以进行强度分析。
使用APDL的力学分析命令，我们可以计算冷却塔在不同加载情况下的应力和变形。
通过比较计算结果与材料的强度极限，我们可以评估冷却塔的强度是否满足设计要求。
如果发现强度不足的情况，可以通过增加材料厚度或者改变结构形式等方式来加强冷却塔的强度。
除了强度分析，稳定性也是冷却塔设计中需要考虑的因素之一。
在施工期间，冷却塔可能会受到不同方向的力的作用，例如风荷载和施工过程中的振动。
使用APDL的稳定性分析命令，我们可以计算冷却塔在不同加载情况下的临界荷载和临界形态。
通过评估临界荷载与实际加载情况的关系，我们可以确定冷却塔在施工期间的稳定性。
在进行强度和稳定性分析时，我们可以通过修改APDL程序中的参数来模拟不同的设计方案。
例如，可以改变材料属性、几何形状或者加载条件等。
通过比较不同设计方案的结果，我们可以选择最优的设计方案，以提高冷却塔的强度和稳定性。
总之，基于APDL的程序可以帮助工程师对冷却塔的强度和施工期稳定性进行分析。
通过建立有限元模型，进行强度和稳定性分析，我们可以评估冷却塔的性能，并优化其设计方案。
这将有助于确保冷却塔在实际运行中的安全性和可靠性。
冷却塔热力性能测试分析软件开发的研究中国航空工业规划设计研究院孟凡兵哈尔滨建筑大学方修睦摘要分析了冷却塔测试分析现状及其测试的特点,结台在实际测试中所遇到的具体问题,在总结对大型F 业冷却塔测试经验的基础之上.提出r冷却塔测试分析系统软件的设计方案,并进行了软件开发的研究.科J 步编制了具有较强实用价值的冷却塔测试分析软件。
一引言随着改革开放后国民经济的高速增长,现代化工业的工J。
越来越集中、大型化.生产需要冷却水用量亦卜计巨大=工业用水中,冷韶水占有很大比重.石油、化工、电力、冶金、帆喊等T业企业中,小州昭逢的水占泣用水量的比例人数如下表:丁业用途(%。
‰门冷却水锅炉房冼涤水空惺水其他石油旦盟L13.92.80.62.6化工蛐1.55.93.22l冶金量L』0.49.81.72.7机械业2.720.73.2.821.0电力旦旦1工业生产中采用循环冷击_=水供水方式的增加,使得太、中型工业冷却塔也逐年成倍增加。
我国现有几1。
万台工业冷却塔在运行,每年还有许多数千吨的新型工业冷却塔投入运行。
无论是新型冷茄塔皓研究、开发、投运、调试,还是已运行的冷却塔的人修、改造、运行和监督,均需进行大量的冷却塔删试工作。
冷却塔的测试分析及评价工作,不仅仅关系到冷却塔本身的冷却能力是否符合要求的问题,而且关系到工业生产能再正常进行的问题。
因此,冷￡塔的考梭测试分析工作有着极其重要的意义:二冷却塔涮试分析现状以往,我国各工业部门及电力系统,赊对个别冷却塔考核试验或性能试验外,对绝夫多数的冷却塔在投入运行以后不进行考核试验或性能试验。
冷却塔的设计能百满足生产需要和冷却塔的运行效果能否达到设汗要求,主要靠运行实践中的观察来判断,不能进行确切的定量分析。
近年来,冷却塔技术迅速发展,新的设计计算理论,新型淋水填料及配水装置等相继推广应用于冷却塔的设计中,随着生产管理水平的不断提高,对安全、经济运行的要求也越来越高。
为了不断总结设计经验#为工厂的安全经济运行创造条件,有关部门对冷却塔的考核试验和性能试验作了具体规定。
从整体上看,往测试数据的整理、计算、分析等方面,目前仍旧采用查图、列表等手工计算方式,工作效率低下,可靠性差,冷却塔测试工作任务非常繁大,获取的第一手数据资料如不能及时验证其可靠性.往往}“现测试数据无法应用,从而无法得出正确的测试结论,此种事故在国内屡见不鲜。
为解决数据量大.分析与测定不同步的问题.国内有些单位曾编制过一些计算程序,但这些程序不能广泛适用于不同类型、型号各异昀各种冷却塔.计算对只能针对某个冷却塔进行编程.存在着极大的不便,并且严重影响着测试工作效率,目前.国内在冷却塔的测试领域尚未育一完整的冷却塔测试分析软件.因此,开发一种强有力的测试分析计算机软件有着十分重要的意义。
针对这一问题本文作者作了冷却塔测试分析软件(LQT开发的研究。
三测试分析系统软件的设计方案1一体化测试分析方案提出目前,由于冷却塔测试、计算、分析的手段落后.加上冷却塔测试数据量太大,冷却塔测试分析工作难往分为两步进行:第一步,现场采集数据。
由于无法受时对测试的数据进行可靠眭验证,再加上测试现场的复杂性和测试中各种随机因素的影响,数据采集存在一定的盲目性;第二步,后期数据处理分析。
采用通常的数据处理分析方法时,不可避免的会带有计算中的误差,在后期数据处理中,一旦发现测试数据错误、数据短缺或数据丢失,只能重新测试,这必将大量人力、物力和财力的浪费。
这种分两步走的测试分析方式存在着种种不利之处,鉴于以上问题的存在,本文作者提出了冷却塔一体化测试分析的方案,即:把数据采集、数据可靠性验证和数据的处理分析,在冷却塔所属单位的监督下.庄试验现场一次性完成测试分析工作。
一体化测试分析的实施,将消除测试中的盲目性,减少测试中』、力、物力和财力的浪费.同时,可以大大提高测试工作的效率,减少测试工作对正常生产的影响,井町咀及时地得到关于冷却塔的测试分析结果,以便更好地服务于生产。
基于微型计算机的发展以及手提式电脑和网络技术的普及应用.现场作业己成为町州能,借助于相应的冷击=]塔测试分析软件(LQT系统,从而使一体化测试分析方案得以实现。
2铡试分析系统的设计思想533综合考虑在冷却塔测试中的具体问题咀及测试参数的特点,本文作者将测试分析系统‘LQT J的设计思想确定为“简明易用,准确快捷的一体化测试分析软件”=“简明易用”.体现_在系统应具备友好的用户界面,界面形式符合常规的用户操作习|贳,目各项功能哦确不致于或尽量避免用户产生歧义和误操作,为用户提供最大的方便。
“准确快捷”.体现在对用户编辑时的错误输入的提示和对有效数据的合理筛选,提供准确肯教的可靠结果,在算浩上具备较高运算速度,减小误差和不必要的延误=正如前面文内容所述.“一体化测试分析”目的在于改变以往测试与分析两步走的现状,实现数据采集,数据可靠性检验及处理分析.在试验现场一次性完成测试分析T作。
四设计目标l拥有全新的Windows图形用户界面(GUI本立:作者以wIND0ws操作系统作为为平台.借且I]于二32位敝牟的VISUALBASIC这~优秀n々。
』讹I匕编程丁具.开发具有标准WINDOWS图形界面(GUI风洛的冷却塔测试分析系统(LQT系统。
与周尸开始使用本系统时.无需翻逋一篇又一篇的帮助说明书.用户只要曾经使用过其它任何一种WINDOWS环境下的软件.就可以操作自如地使用本测试分析系统软件=2具有方便的菜单管理与形象的工具条控制本测试分折系统的主窗VI控制台面上设有管理方便的标准WINDOWS菜单系统,从而使得复杂的系统得丑了集中控制。
另外.每个菜单均设有访问热键,用户即可以通过鼠标操作,也可吼通过键盘操作。
形象而又生动的工具条控制图形按扭使得率系统更具特色。
工具条上画有示意|生图标或符号,形象地说明了按扭用途.用户可咀通过图形按扭来完成大部,卜工作.从而使得操作变得轻铪、容易、而叉直现、形象。
3实现全动志的参数编辑冷却塔的测试工作是一项繁杂的工作,其中主要的一项工作是数据的采集和分类.在实际测试工作甲我们发现,测试参数存在如下特点:(1分散性在冷却塔测试中的参数包括压力、温度、风速、流量等并项诸多参数,每项各自采用相应的仪表,;Ⅲ4试项目非常繁多.位置极为分散,尤其对于大中型冷却塔.体积非常庞大,各个参数按测试的要求不可能实现集中于一处进行布点和采集,因此具有分散性。
(2不确定性冷却塔是为生产服务的.根据不同的生产需要,冷却塔的大小是不同的。
在测试工作中,需根据冷却塔的大小来确定布点数。
因此对于不同类型的冷却塔,布点数是不确定的。
同时在测量阀一类型冷却塔时.测量的工况数和每个工况的吾个参数的测量次数也是刁:确定的。
以往的大部分计算程序,数据的输八工作是一个很繁重的工作.为创建一个数据文件,用户往往需要先作一番复杂的准备工作.输入数据时必须遵守一定的规程,可能还望对数据的正确|生担负相当的责任・如果数据输入过程出现了疏忽,或者日后对数据进行调整,通常是要做好充分准备,对于一些具有复杂关联|生的系统.如果一部分新数据要从中问插入,可能导致丈范围的影响,以至于各个数据文件不得不重新构造t练台考虑测试参数的特点及计算处理过程。
车测试分析系统采取全动态编辑模式a本测试分析系统将这部分责任承担于自身。
程序对参数的编辑无顺序要求,用户可以任意顺序修改或添加测试参数.根据不同类型、不同太小的冷却塔,可任意改变参数测试的布点数的测量次数,所有的管理、维护工怍及相关调态均由程序自动完成,实现了真正的全动态编辑方式,极大的方便丁用户。
本系统的全动态性还表现在,用户可以对输入的参数随时修改,随时计算,因为参数是以模块形式m划分.因此相互之间具有相互独立性,从而使修改的顺序没有前后之分,使得测试工作肯在使用本系统时具有很大的自由度。
4具备数据检验、自动报警功能夸冷却塔测试工作者更加头疼的难点之一是:虫u何迅速检测测得的数据准确可靠。
由于冷却塔的测试工作是一项非常繁杂的工作,在测试中存在着种种随机因素的影响,与此同时,需要测试的数据又非常繁多,在这种情况下很难保证所测数据的可靠性.非常有必要或急需建立一套快捷方便的数据检验测系统。
本冷却塔测试分析系统中实现数据检验自动报警器。
系统可咀挟速而又精确地对所测得的数据进行热平衡误差分析.及时地向测试工作者提供数据的可靠性信息,从而使得测试工作达到事半功倍的功效a 5数据报表的生成和直观的图形数据当LQT系统完成数据处理之后,会自动地将凌乱的数据汇总成数据报表,使用户自}够方使的查I蛳每个数据的精确值。
此外系统设柏一个“历史记录”项.每当处理完一组数据存盘后,系统会自动的j等其载八“历史记录”中,使用户日后能够直洵。
534系统除了能够实现自动报表外.还设育折线和柱形数据的图形表示形式。
图形数据不但具有直弧、圳J+等特点,而且还便于对数据的分析和比较。
6动画模拟功能本文作者把可视化技术引如到本系统中.运用动画技术.把冷却塔系统抽象出来,蛆动画形式.将肆形象地描述在计算机窗口上;通过画面,水和空气的循环一目丁然,币同的水温以不同的颜色表示出来。
用户可以通过画面上的按扭开关,随时查看每个设备的名称,以及查看冷却塔的各个运行参数。
7容错能力系统应具有较强的容错能力。
用户在编辑过程中随时对各种操作进行合法|生和可行性检测.这些榆删不坟发生于动作开始之前.也同样存在于操作进行之中,一旦发现错误.一Z割对其进行处理。
程序始终对表统的整体性与正确性进行维护.对币同摸式下的吾种操作进行可行性判盱.币可实现的操作去破预先排除。
五系统框架本测试舟析系统可眦粗略划分为心大主要功能:●参数动态编辑与智能维护●分析系统的用户集成环境●数据可靠性抒析报警●数据查询与动画显示系统的构成框图如图I所示:图】系统构成框图六LQT的系统结构LQT的535系统的编辑模块主要包括:环境参数、进塔空气干、温球温度、出塔空气干、湿球温度、空气量、进出塔水温、冷却水量等等.各个模块即分散又集中,分散性表现在它41"1面1咀各自独立地进行全动态编辑,集中性表现在可以统一对这些分散模块的参数加毗集中管理。
这样就使得用户在运行系统时能够更加得心成手.同时也便于整个系统的自身安全运用的维护。
不至于使整个系统轻易误八瘫痪状态。
七LQT运行流程LQT的系统运行流程如图3示,用户通过用高层管理的文件系统和塔型管理系统确定好所;则7争￡塔技工况后,即可开始测试参数的全动态编辑。
在用户测试数据时无需去查看丰测试分析系统中所约定测试参数的数量,吲为系统本身是全动态编辑.对测试参数没有特殊布点和数量约定。
因此用户拥有极大的测试目由度。
用户编辑好自己的测试参数之后.便可通过高层管理中的的运行管理系统.对用户所编辑的制始数据进行可靠性捡测.检验中,一fl发现该组测试数据不准确.系统将自动产生}}i警,提示用声测试的数制超i J{J’规定误差范嗣。
