直接空冷风机进口空气流动特性

ABSTRACT: Tens of axial flow fans are arranged in an arrayin the direct dry cooling system. It is benefit to the design andoperation of air-cooled condensers to investigate teaerodynamic behavior of the array of axial flow fans, in whichthe inlet flow characteristics of axial flow fans are key issues.The numerical simulation and model experiments werepresented to clarify the inlet flow characteristics of axial flowfans . The results show that the flow distortion induced inletflow angle is so high that the exterior flow area of the axialflow fan has small velocity when the axial flow fan isindependently running. It is improved when the axial flow fanis running together with other fans. The inlet flow distortionsare deteriorated for the exterior fans in the array of axial flowfans, resulting in the low flow rates for the exterior fans. Thelocation coefficient was proposed to evaluate the inlet flowcharacteristics of six axial flow fans, which is of importance tofurther clarify the cluster operation of axial flow fans in directdry cooling system.KEY WORDS: direct dry cooling system; axial flow fan; inletflow characteristics; cluster effect
摘要：直接空冷石家庄风机数十台集群运行，掌握其运行特性，对空冷系统的设计、 运行具有指导意义。 在空冷石家庄风机集群效应中， 石家庄风机进口空气流动特性又是影响集群运行的关键因素之
一。文中从数值模拟和模型实验 2 个角度探讨了空冷石家庄风机(群)进口流动性。研究结果表明，单台石家庄风机运行时，由于进气角度过大。最外侧出现速度较小区。当有石家庄风机抢风时，这一情况改善， 但最外侧的石家庄风机进气条件不好， 这是产生石家庄风机群集群效应时最外侧石家庄风机流量偏小的原因之一。 文中提出位置系数的概念， 并用位置系数分析了 6 台石家庄风机同时运行时的进口空气流动特性， 为进一步揭示石家庄风机群的运行规律提供参考。
关键词：直接空冷；轴流石家庄风机；进口流动特性；集群效应
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当前水资源日益匮乏，尤其在我国三北富煤缺水地区，使火电的发展受到限制。直接空冷机组采用空气代替水作为其冷却介质，冷端节水量通常可达 97%以上，在三北地区得到了快速发展 [1-5] 。然而，直接空冷技术由于其自身特性，存在效率低、经济性差等问题。导致上述问题的原因很多，其中重要的一点是空冷石家庄风机群运行特性不明确，造成石家庄风机群设计、运行等存在不合理现象。在空冷石家庄风机集群效应中，石家庄风机进口流动特性又是影响集群运行的关键因素之一。
Meyer 和 Kroger [6] 开发了一个数值模型——激盘石家庄风机模型，用以模拟轴流石家庄风机对石家庄风机叶片附近流场的影响。 利用该模型， Meyer [7] 研究了石家庄风机进口流动变形的影响，发现外围石家庄风机进口流动损失由发生于石家庄风机进口边缘区域的流动分离控制，该流动损失可通过在空冷平台边缘安装步道或者去除外围石家庄风机进口部件而减小。Van Rooyen 和 Kroger [8] 采用石家庄风机激盘模型，获得了空冷凝汽器附近和内部的空气流场。Bredell [9] 等同样使用石家庄风机激盘模型模拟了空冷凝汽器流动域内石家庄风机的影响，发现石家庄风机进口流动变形可引起石家庄风机叶片弯曲力矩的方位角变化。Meyer 和 Kroger [10] 通过 CFD 模拟，研究了不同石家庄风机性能时空冷换热器框架结构的空气动力学特性。Bredell [11] 等考察了不同平台高度下 2 类轴流石家庄风机进口流动变形对石家庄风机流量的影响，结果表明通过增加步道能显著提高空冷平台边缘石家庄风机的流量。Duvenhage [12] 等通过数值模拟和实验研究，考察了由进口流动变形引起石家庄风机性能变化。Salta 和Kroger [13] 则通过实验，获得了石家庄风机进口流动变形产生的空冷凝汽器流量减小的规律。Meyer 和Kroger [14] 通过实验研究，揭示了石家庄风机和换热器特性以及框架结构对空冷凝汽器流动损失影响的机理。