[发明专利]冷却塔雨区阻力特性试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却塔雨区阻力特性试验装置。

背景技术

本部分提供与本公开相关的背景技术信息，其未必是现有技术。

冷却塔是火、核电厂冷却水二次循环系统的重要冷却设备，其冷却性能影响电厂运行效率和安全。冷却塔的冷却性能主要依赖冷却塔的阻力。针对自然通风逆流湿式冷却塔中，其阻力包括雨区阻力、填料阻力、进风口拐弯阻力、人字柱阻力和支柱阻力等，而雨区的阻力占整塔的阻力50％以上，所以准确预测雨区阻力是优化设计自然通风湿式冷却塔的关键环节之一。由于雨区阻力研究涉及到雨滴和气体之间的两相流问题，而水滴无法按照模型比例缩小，所以按比尺缩小的物理模型试验不适用于雨区阻力特性研究，目前通常采用数值模拟的方法，分析冷却塔雨区阻力特性，但是数值模型中需要输入雨滴阻力当量直径，雨滴阻力当量直径通常由试验测试获取。

现有研究成果表明，雨滴阻力当量直径是一个变量，但不同的试验方法和试验过程给出的试验结果也不同，导致这一结果的根本原因是：试验给出的雨滴当量直径的值仅是具体试验过程中整个雨区内所有雨滴的阻力当量直径平均值。但是雨滴在下降过程中，雨滴外形不断变化，雨滴对空气的阻力也相应变化，因此随雨区高度增大雨滴阻力的边际效益也不断变化，最后表现为雨区雨滴当量直径平均值受冷却塔雨区高度的影响。为此，研究者将各自研究成果的应用范围限定在特定冷却塔的雨区阻力特性分析中，但如果利用这些研究成果分析超大型冷却塔雨区阻力特性，将导致分析结果存在较大的不确定性，且没有严谨的科学依据。

在现有的冷却塔雨区阻力特性研究中，当不考虑自然风的影响时，冷却塔雨区内流场可近似认为是轴对称，因此可以切出一个片状区域为研究对象。切片为矩形，其宽度为雨区半径，约在50m～80m，其高度为雨区高度，约在6m～16m。根据这一假定，设计了一种冷却塔雨区阻力特性试验装置及方法。然而，该装置在高度上与真实冷却塔接近，但是其宽度范围通常在2m-8m，远小于真实情况。这存在如下缺点：

(1)雨区高度较大时，雨滴在下落过程中在风的作用下，发生明显的水平偏移，导致在进风口下部区域没有雨区，而且这个区域占整个试验雨区的1/5～1/2；而真实条件下，尽管在进风口处雨滴发生3-5m的偏移，但是远小于雨区半径，进风口附近无雨区区域占整个雨区区域小于1/15～1/40。所以采用该装置后水平偏移使得试验结果的精度较低。

(2)雨区高度较大时，在雨滴阻力的作用下，风不会水平穿过雨区，而是在雨区产生涡流，这与试验的假定条件不一致。

(3)雨区高度较大时，雨区流场为非定常，测试位置的风速和压力一直在变化中，导致后期试验数据处理存在较大的不确定性，增大了数据处理难度，降低了试验的可靠性。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明将冷却塔雨区分割成无数个小的单元体，在每个单元体内雨滴阻力当量直径仅与雨滴的状态(雨滴的形状、雨滴的速度、雨滴个数)和断面风速度等参数相关，与冷却塔的淋水高度和淋水面积等参数无关。假如以雨区内的单元体为研究对象，研究空气通过单元体时雨滴阻力特性，建立单元体内雨滴阻力当量直径的预测方法，则该预测方法不受雨区高度和淋水密度的限制，能够应用于包括超大型冷却塔在内的所有冷却塔雨区阻力特性分析。本发明通过提供一种冷却塔雨区阻力特性试验装置而实现，

根据本发明一实施例的冷却塔雨区阻力特性试验装置包括雨滴产生区域和位于所述雨滴产生区域下方的雨区模拟区域，所述雨区模拟区域在雨区产生预定速度的均匀的风，并且所述雨滴产生区域不受所述风的影响。

本部分提供本公开的大致总结，而不是其全部范围或其所有特征的全面公开。

更多适用性领域将从本文提供的描述中变得明显。在该发明内容中的描述和具体示例仅为了说明的目的而并非意欲限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于所选实施例而非所有可能实施方式的例示目的，并非意欲限制本公开的范围。

图1为根据本发明的冷却塔雨区阻力特性试验装置的竖向剖面示意图；

图2为根据本发明的配水管的示意图；

图3为根据本发明的配水槽底板与隔离板的水平剖面示意图；

图4a为根据本发明的隔离板的示意图；

图4b为根据本发明的沿图4a的线A-A截取的隔离板的剖视图；

图5为根据本发明的隔离板与横梁的竖向剖面图；

图6为根据本发明的集水池顶盖的示意图；

图7为根据本发明的冷却塔雨区阻力特性试验方法的流程图；和