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      環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱影響的研究

      2014-12-23 19:46:17
      中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2014年1期
      關(guān)鍵詞:擋風(fēng)墻凝汽器防風(fēng)

      彭 剛

      (哈爾濱空調(diào)股份有限公司,黑龍江 哈爾濱 150078)

      隨著世界空冷技術(shù)的快速發(fā)展和科研水平的不斷提高,國內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)在應(yīng)用過程中產(chǎn)生的問題進(jìn)行了研究,找出橫向風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱性能的不利影響,通過各種實(shí)驗(yàn)與實(shí)踐得出環(huán)境風(fēng)對(duì)于換熱影響的因素可分為很多方面,并提出一定的改善方式,利用擋風(fēng)墻、防風(fēng)網(wǎng)、導(dǎo)流裝置等輔助作用,完善空冷凝汽器的換熱作用,在生產(chǎn)生活中起到應(yīng)有的作用。

      一、環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱的影響

      隨著空冷凝汽器的廣泛應(yīng)用,其在使用過程中產(chǎn)生的問題得到了很多學(xué)者的關(guān)注,根據(jù)之前學(xué)者的研究成果來看,環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱的影響主要表現(xiàn)在橫向風(fēng)與空冷島結(jié)構(gòu)兩個(gè)方面上。

      首先,我們先來看一下橫向風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱的影響。根據(jù)長久的經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)表明,空冷系統(tǒng)對(duì)橫向風(fēng)的阻礙作用,在很大程度上改變了流動(dòng)的速度和方向,會(huì)造成周圍流場的變化,無風(fēng)的條件下氣流分布較為均勻,空冷凝汽器可以正常運(yùn)作,一旦有橫向風(fēng)出現(xiàn)時(shí),就會(huì)因?yàn)闅饬鞣植嫉牟痪鶆蛟斐娠L(fēng)機(jī)進(jìn)氣量的減少,流場變化嚴(yán)重進(jìn)而影響換熱功能。

      一般來說,針對(duì)橫向風(fēng)對(duì)換熱的影響我們將其分為風(fēng)速影響與風(fēng)向的影響,且兩者是同時(shí)存在的。在風(fēng)速方面,當(dāng)空冷凝汽器在運(yùn)作過程中遇到橫向風(fēng)時(shí),由于風(fēng)機(jī)抽吸造成負(fù)壓區(qū)難以使空氣垂直向上流動(dòng),一旦風(fēng)向發(fā)生改變,就會(huì)影響風(fēng)機(jī)入口的風(fēng)量,嚴(yán)重了導(dǎo)致?lián)Q熱能力的減弱,受到橫向風(fēng)影響越大,空冷凝汽器的換熱功能就越低,并且越來越嚴(yán)重。另外,對(duì)于橫向風(fēng)的風(fēng)向影響而言,當(dāng)風(fēng)向?yàn)榍胺綍r(shí),由于建筑物的遮擋作用會(huì)造成空冷凝汽器風(fēng)機(jī)吸風(fēng)量的減少,熱風(fēng)回流作用導(dǎo)致風(fēng)機(jī)入口氣流的溫度升高;當(dāng)風(fēng)向?yàn)楹笙驎r(shí),因?yàn)闆]有建筑物的遮擋,才能進(jìn)一步的改善直接空冷凝汽器的換熱狀況。

      另外,是直接空冷凝汽器整體結(jié)構(gòu)對(duì)換熱功能的影響。在橫向風(fēng)的風(fēng)速與風(fēng)向兩個(gè)方面保持良好的狀態(tài)下,空冷結(jié)構(gòu)中的平臺(tái)高度、間距以及擋風(fēng)墻高度會(huì)直接影響換熱功能的使用。受到橫向風(fēng)的影響,當(dāng)流場發(fā)生一定的變化時(shí),會(huì)出現(xiàn)不同風(fēng)速,會(huì)影響到平臺(tái)的高度和距離,導(dǎo)致風(fēng)機(jī)入口氣流角度的不平衡,造成凝汽器進(jìn)氣量的減少,對(duì)換熱功能產(chǎn)生不利的影響,降低直接空冷凝汽器的換熱效率。在平臺(tái)間距方面,增大距離,在橫向風(fēng)出現(xiàn)時(shí)可以削弱熱風(fēng)回流對(duì)其換熱功能的不利影響;同時(shí),設(shè)置擋風(fēng)墻可以有效緩解橫向風(fēng)作用下的氣流偏移現(xiàn)象,在適當(dāng)?shù)母叨认聯(lián)Q熱效率會(huì)隨之提高,但是,高度不應(yīng)過高,否則就會(huì)產(chǎn)生反作用力,降低換熱效率。

      二、改善環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱的影響

      根據(jù)環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱影響的研究,主要原因是橫向風(fēng)與凝汽器構(gòu)件的影響,針對(duì)出現(xiàn)的問題,我們探討一些處理的方式方法,盡量減少影響,充分發(fā)揮直接空冷凝汽器的換熱作用。

      1 對(duì)直接空冷凝汽器加裝防風(fēng)網(wǎng)

      由于橫向風(fēng)風(fēng)速與風(fēng)向?qū)χ苯涌绽淠鲹Q熱作用的影響,我們考慮對(duì)其加裝一種多孔防風(fēng)網(wǎng),進(jìn)一步穩(wěn)定流場的變化程度,保證溫度與透氣性的良好。首先,這種特殊的防風(fēng)網(wǎng)可以有效的阻礙橫向風(fēng)的吹入,對(duì)來流中較大的風(fēng)力進(jìn)行過濾作用,并應(yīng)用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的摩擦功能,對(duì)來流進(jìn)行分割減弱,這樣進(jìn)入內(nèi)部的平均風(fēng)速就會(huì)降下來,穩(wěn)定了空冷凝汽器換熱過程中的流場,減少影響。

      另外,防風(fēng)網(wǎng)的加裝,有效的彌補(bǔ)了擋風(fēng)墻出現(xiàn)的不足現(xiàn)象,有利于減少橫向風(fēng)對(duì)空冷換熱的不利影響。多孔防風(fēng)網(wǎng)安裝后,進(jìn)一步緩解了橫向風(fēng)的風(fēng)速,起到過濾作用,保證風(fēng)機(jī)入口空氣的穩(wěn)定流暢,促進(jìn)空冷凝汽器換熱效率提升。但是,對(duì)于防風(fēng)網(wǎng)的加裝對(duì)高度和開孔率有一定的要求,這點(diǎn)需要特別注意。一般在安裝時(shí),防風(fēng)網(wǎng)會(huì)在擋風(fēng)墻的下沿位置,通過裝置固定上,才能起到一定的作用,同時(shí)防風(fēng)網(wǎng)開孔率的選擇是直接影響防風(fēng)效果,在加裝時(shí)還要考慮防風(fēng)網(wǎng)的使用壽命,可及時(shí)更換,以保證防風(fēng)效果,保證直接空冷凝汽器正常換熱。

      2 對(duì)直接空冷凝汽器加裝擋風(fēng)墻

      在很早以前,就有研究人員提出在空冷系統(tǒng)上擋風(fēng)墻的基礎(chǔ)之上加裝下?lián)躏L(fēng)墻,兩者同時(shí)作用,才能更有效的達(dá)到改善環(huán)境風(fēng)影響的目的。加裝的下?lián)躏L(fēng)墻在遇到較強(qiáng)風(fēng)速的環(huán)境風(fēng)時(shí),會(huì)有防止壓回的熱空氣重新被風(fēng)機(jī)吸入,弱化進(jìn)入風(fēng)機(jī)空氣的高溫,保持運(yùn)作的穩(wěn)定性,改善換熱器換熱性能,提高運(yùn)作效率。但是,通過實(shí)驗(yàn)證明發(fā)現(xiàn),雖然下?lián)躏L(fēng)墻對(duì)風(fēng)機(jī)回流造成的不利影響產(chǎn)生一定的緩解作用,也同時(shí)阻礙了一般空氣的正常進(jìn)入,嚴(yán)重影響了風(fēng)機(jī)出力,以及所需橫向風(fēng)的流通面積,根據(jù)這種情況的發(fā)生,在系統(tǒng)應(yīng)用中可以加裝曲面擋風(fēng)墻,既可以對(duì)橫向風(fēng)進(jìn)行導(dǎo)流作用,還可以對(duì)橫向風(fēng)增大造成的風(fēng)機(jī)出力低起到有效的改善作用。

      3 對(duì)直接空冷凝汽器加裝導(dǎo)流裝置

      根據(jù)橫向風(fēng)出現(xiàn)對(duì)換熱效率的不良影響,我們可以從空冷凝汽器構(gòu)件方面出發(fā),加裝導(dǎo)流裝置,改善橫向風(fēng)的風(fēng)向,減少不利因素,促使風(fēng)機(jī)正常運(yùn)作,促進(jìn)直接空冷凝汽器正常換熱功能,提高換熱效率。在安裝時(shí),導(dǎo)流裝置需要按照一定的角度進(jìn)行,在環(huán)境風(fēng)風(fēng)速較強(qiáng)的情況下,運(yùn)用導(dǎo)流作用,將進(jìn)入風(fēng)機(jī)的風(fēng)量保持在一定的穩(wěn)定值內(nèi),有效的起到削弱橫向風(fēng)不利影響的作用,促進(jìn)空冷單元的換熱作用。

      但是,只是依靠導(dǎo)流裝置的作用,還不是最完善的方式。導(dǎo)流裝置可以有效的改善前排風(fēng)機(jī)的處理情況,卻無法作用于后排風(fēng)機(jī)的運(yùn)作,甚至造成不利影響。橫向風(fēng)一旦風(fēng)速有較大的變化,當(dāng)通過導(dǎo)流裝置時(shí),導(dǎo)致后排風(fēng)機(jī)受風(fēng)面積小,空氣量減少,進(jìn)而影響整體的換熱性能。因此,在此基礎(chǔ)上,我們可以設(shè)想將導(dǎo)流裝置用導(dǎo)流網(wǎng)的方式進(jìn)行替換,安裝于擋風(fēng)墻的下方。此種方法雖然沒有應(yīng)用于實(shí)際系統(tǒng)運(yùn)作中,但是通過試驗(yàn),導(dǎo)流網(wǎng)的增設(shè)不僅僅可以改善橫向風(fēng)的風(fēng)向,不會(huì)影響下游空冷單元的進(jìn)風(fēng)量,還能有效的緩解橫向風(fēng)的風(fēng)速,對(duì)于改善環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷凝汽器換熱影響有非常好的效果。

      [1]丁振宇,等.環(huán)境風(fēng)對(duì)直接空冷島換熱的影響[J].汽輪機(jī)技術(shù),2011.

      [2]楊立軍,等.風(fēng)場影響下直接空冷系統(tǒng)熱風(fēng)回流率的空間分布特性[J].工程熱物理學(xué)報(bào),2011.

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