[发明专利]一种计算冷却塔出口湿热气流形成雾羽的方法

说明书

技术领域

本发明属于评估电厂冷却塔对环境影响的方法，具体涉及一种确定冷却塔雾羽的轨迹、范围的方法。

背景技术

对于内陆核电厂址，常规岛循环冷却散热系统常采用冷却塔循环冷却方案。《核电厂环境影响报告书》中第五章要求评价散热系统运行对周围环境的影响。评价冷却塔对环境影响的主要包括冷却塔出口逸出的湿热气流（雾羽）在空气中的飘移扩散。

湿热气流中的水滴洒落在周围相当范围的环境中，会产生各种危害。例如，60万千万机组的循环水冷却塔一般达到150米高，上出口直径也达120米左右，形成的巨大湿热气流在空中可达数百米，遮挡阳光在地面形成阴影，飘滴沉降到地面形成降水，冬季容易结冰，有的海水冷却塔雾羽含有的盐份沉积，损害周围农作物，影响周围居民生活等。

目前，国内尚未有科学的方法来计算模拟冷却塔雾羽的方法及手段。本方法采用数学统计学原理，通过数学模型方法评价长期（一年或一季度）冷却塔出口的湿热气流，用频率表示在不同方向、不同距离上周围环境的累积影响程度。此方法是针对电厂湿式冷却塔的专业评价方法，在国内处于领先地位。由于气象条件、冷却塔运行的实时变化性，以及雾羽的水气两相流的特点，如果不采用本方法评价雾羽，无法准确评价电厂冷却塔雾羽飘移扩散的年度、季度影响范围、程度，无法真正评价冷却塔对周围环境的影响。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种冷却塔出口湿热气流形成的雾羽状态的计算方法，该计算方法能够得出冷却塔雾羽在各个方向上扩散的长度、高度，并且还能够评价电厂冷却塔雾羽飘移扩散的年度、季度影响范围、程度。

本发明的技术方案如下：一种计算冷却塔出口湿热气流形成雾羽的方法，包括如下步骤：

（1）确定冷却塔塔型、尺寸及气象数据；

（2）确定冷却塔出口雾羽水蒸汽和外界空气的混合情况；雾羽水蒸汽和外界空气的混合情况通过挟带率分数、挟带速度来表示，所述的水蒸汽和空气的总水量是守恒的；

（3）利用质量、动量、能量的守恒定律建立耦合非线性方程组，求得雾羽的数据参数，并进一步求得雾羽挟带空气的形式；

（4）计算尾流产生的拖拽力对雾羽的影响；

（5）利用等效高斯剖面通量来确定可见雾羽的半径，具体方法为：根据热焓通量求得雾羽温度，再确定不同温度下，雾羽不同半径处的外界空气和水蒸汽的混合率，在雾羽横截面的混合率达到完全饱和时，为可见雾羽的半径；

（6）判断雾羽中空气的占比率是否达到100%，如果否，则返回步骤（2）；如果是，则表示雾羽结束。

进一步，如上所述的计算冷却塔出口湿热气流形成雾羽的方法，其中，步骤（2）中所述的挟带率分数、挟带速度由如下公式定义：

dΨmds=μΨm]]>

μ=2Rρaρp‾UeV]]>

上述公式中，Ψ_m为雾羽横截面的质量通量，s为雾羽中轴线到塔出口平面的距离，μ为挟带率分数，R为雾羽的温度从中心计算的半径，ρ_a为雾羽外界空气在动量半径上的密度，为雾羽空气在动量半径上的平均密度，U_e为挟带速度，V为雾羽总速度。

进一步，如上所述的计算冷却塔出口湿热气流形成雾羽的方法，其中，步骤（3）中利用质量、动量、能量的守恒定律建立的耦合非线性方程组包括：