氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元流動(dòng)傳熱特性影響的實(shí)驗(yàn)研究

郭滔，于海洋，馮海波，袁漢川，田兵，楊玉杰，趙元賓，趙倩

（1.國(guó)能浙能寧東發(fā)電有限公司，寧夏回族自治區(qū) 銀川市 750408；2.國(guó)能滬電(上海)工程技術(shù)有限公司，上海市 普陀區(qū) 200062；3.濟(jì)南藍(lán)辰能源技術(shù)有限公司，山東省 濟(jì)南市 250101；4.山東大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，山東省 濟(jì)南市 250061）

0 引言

發(fā)改運(yùn)行(2021)1519號(hào)文件《全國(guó)煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案》[1]強(qiáng)調(diào)進(jìn)一步推進(jìn)煤電機(jī)組節(jié)能降耗具有重要意義[2-4]。間接空冷機(jī)組以其節(jié)水優(yōu)勢(shì)廣泛用于我國(guó)中西部缺水地區(qū)[5]，但受空冷塔、冷卻三角單元、散熱管束結(jié)構(gòu)材質(zhì)等限制[6]，間接空冷機(jī)組冷端存在本源性難題[7]，與濕冷機(jī)組冷端相比，空冷機(jī)組傳熱系數(shù)小、冷卻效率低、發(fā)電煤耗高，且更易受環(huán)境自然風(fēng)的不利影響[8]。

隨著國(guó)內(nèi)大量間接空冷機(jī)組的建設(shè)、投運(yùn)，間接空冷系統(tǒng)傳熱強(qiáng)化[9]及系統(tǒng)提效研究越來(lái)越受到重視，主要措施有塔內(nèi)外大尺度流場(chǎng)重構(gòu)傳熱強(qiáng)化提效、進(jìn)風(fēng)口預(yù)冷提效以及針對(duì)冷卻三角單元的傳熱強(qiáng)化提效等。在間接空冷塔外側(cè)或內(nèi)側(cè)加裝擋風(fēng)墻，以降低環(huán)境自然風(fēng)的不利影響，是一種典型的冷卻塔類設(shè)備的傳熱強(qiáng)化提效措施。1998年，趙振國(guó)等[10]通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了塔外擋風(fēng)墻、塔內(nèi)十字墻及背風(fēng)側(cè)聚風(fēng)室對(duì)間接空冷塔冷效的改善。按照傾斜進(jìn)風(fēng)所引起冷卻三角單元的進(jìn)風(fēng)偏離及塔外主流空氣沿周向有無(wú)流動(dòng)分離，Ma等[11]分別對(duì)塔外擋風(fēng)墻的安裝角度、安裝方式及旋轉(zhuǎn)角度[12]等進(jìn)行了優(yōu)化，以減小塔外擋風(fēng)墻所誘導(dǎo)空氣分流和旋渦對(duì)附近冷卻三角單元產(chǎn)生的不利影響。Chen等[13]進(jìn)一步驗(yàn)證了塔外擋風(fēng)墻對(duì)間接空冷塔冷卻性能的改善相對(duì)優(yōu)于塔內(nèi)擋風(fēng)墻。Wang等[14]通過引入流動(dòng)損失因子研究聚風(fēng)室對(duì)各扇段流場(chǎng)的作用，并對(duì)聚風(fēng)室進(jìn)行了優(yōu)化。

冷卻三角單元流動(dòng)傳熱特性直接影響其出水溫度分布[15]。針對(duì)間接空冷傳熱強(qiáng)化提效的典型研究包括擋風(fēng)[16]、導(dǎo)流[17-18]等塔內(nèi)外流場(chǎng)優(yōu)化措施，但多數(shù)針對(duì)整塔流場(chǎng)重構(gòu)，而非冷卻三角單元進(jìn)行流場(chǎng)優(yōu)化。但進(jìn)風(fēng)在冷卻三角單元內(nèi)兩側(cè)冷卻柱散熱管束中分配不均的現(xiàn)象普遍存在[19]，而流動(dòng)不均又會(huì)對(duì)其整體性能產(chǎn)生不利影響[20]。研究氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元兩側(cè)管束流動(dòng)傳熱的分布特征、機(jī)制等，可為多變運(yùn)行條件、復(fù)雜建筑環(huán)境中間接空冷冷卻三角單元尺度流場(chǎng)重構(gòu)的進(jìn)一步優(yōu)化提供理論支撐。

作為間接空冷的核心傳熱單元，冷卻三角單元及其兩側(cè)冷卻柱的流動(dòng)傳熱特性研究逐漸受到重視。Wang等[21]研究指出，冷卻三角單元頂角的大小對(duì)其流動(dòng)傳熱特性影響較大。以頂角為60°、邊長(zhǎng)為10 m的直接空冷冷凝三角單元為例，Kong等[22]數(shù)值研究表明，三角通道內(nèi)增設(shè)整流裝置對(duì)直接空冷系統(tǒng)冷效的作用微乎其微，而間接空冷塔冷卻三角單元頂角一般為45°~46°，且其冷卻柱邊長(zhǎng)僅為2.6 m左右。Ma等[23]數(shù)值研究表明，大的冷卻三角單元頂角可減小其進(jìn)風(fēng)偏離，有助于增大間接空冷塔的進(jìn)風(fēng)量。這表明間接空冷冷卻三角單元的進(jìn)風(fēng)偏離度及其空氣流場(chǎng)與大頂角大空間的直接空冷冷凝三角存在一定區(qū)別，因此有必要針對(duì)性研究間接空冷冷卻三角單元流道氣側(cè)均流的調(diào)控機(jī)制[24]。

針對(duì)冷卻三角單元內(nèi)進(jìn)風(fēng)偏離所引起兩側(cè)冷卻柱間空氣流量分配不均、三角通道橫向旋渦附加流動(dòng)阻力等問題，上述研究?jī)H停留在間冷塔系統(tǒng)大尺度流場(chǎng)優(yōu)化層次。本文針對(duì)間接空冷塔加裝及相鄰未加裝氣側(cè)均流的冷卻三角單元，實(shí)驗(yàn)分析加裝氣側(cè)均流裝置后，冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)溫、壁溫偏差及兩側(cè)出水柱壁溫偏差，揭示氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)溫、壁溫調(diào)控特征及出水壁溫分布機(jī)理，可有效推進(jìn)冷卻三角單元尺度及間冷系統(tǒng)的傳熱強(qiáng)化提效。

1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象及測(cè)點(diǎn)布置

1.1 實(shí)驗(yàn)的空冷塔及冷卻扇段概況

某電廠自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)塔高210 m，零米直徑164 m，循環(huán)水量105 643 m3/h，總進(jìn)風(fēng)量為51 602 m3/s，總散熱面積260萬(wàn)m2，共包含12個(gè)冷卻扇段和196個(gè)冷卻三角。自然通風(fēng)間接空冷塔各冷卻扇段相對(duì)位置如圖1所示。

圖1 間冷塔各冷卻扇段相對(duì)位置Fig.1 Relative position of each cooling sectors for a dry cooling tower

本自然通風(fēng)間接空冷系統(tǒng)中共計(jì)8個(gè)冷卻扇段、128個(gè)冷卻三角單元已加裝氣側(cè)均流裝置，本次實(shí)驗(yàn)以第3冷卻扇段內(nèi)第8和第9號(hào)相鄰冷卻三角單元、第11冷卻扇段內(nèi)第1和第2號(hào)相鄰冷卻三角單元為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，監(jiān)測(cè)其風(fēng)速、風(fēng)溫、壁溫等典型特征參數(shù)。第3冷卻扇段第8號(hào)冷卻三角單元、第11冷卻扇段第2號(hào)冷卻三角單元均已加裝氣側(cè)均流裝置。第3冷卻扇段第8、9號(hào)冷卻三角單元相對(duì)位置如圖2所示，其中第9號(hào)冷卻三角單元位于圖示第8號(hào)冷卻三角單元的上側(cè)，加裝氣側(cè)均流裝置后的冷卻三角單元的橫截面結(jié)構(gòu)如圖3(a)所示。以第3冷卻扇段第9號(hào)冷卻三角單元、第11冷卻扇段第1號(hào)冷卻三角單元作為對(duì)比，則未加裝氣側(cè)均流裝置，其橫截面結(jié)構(gòu)如圖3(b)所示。

圖2 第3冷卻扇段中第8和第9號(hào)冷卻三角單元位置Fig.2 Position of 8 and 9 cooling delta units in the third cooling sector

圖3 加裝氣側(cè)均流裝置和原結(jié)構(gòu)冷卻三角單元Fig.3 Air side equalizing device and the original structure cooling delta unit

1.2 實(shí)驗(yàn)方法及測(cè)點(diǎn)布置

1.2.1 實(shí)驗(yàn)方法

以第3冷卻扇段加裝氣側(cè)均流裝置的第8號(hào)冷卻三角單元和相鄰未加裝氣側(cè)均流裝置的第9號(hào)冷卻三角單元為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別測(cè)量其兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向典型高度的迎風(fēng)面風(fēng)速、迎風(fēng)面風(fēng)溫和迎風(fēng)面壁溫。實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)全部安裝于冷卻柱迎風(fēng)面上，對(duì)于單根冷卻柱而言，冷卻柱迎風(fēng)面是指外界空氣流入散熱器管束的垂直立面，散熱管束橫向即為迎風(fēng)面上的水平方向。以第11冷卻扇段加裝氣側(cè)均流裝置的2號(hào)冷卻三角單元和相鄰未加裝氣側(cè)均流裝置的1號(hào)冷卻三角單元為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，分別測(cè)量?jī)蓚?cè)出水柱壁溫。

1.2.2 實(shí)驗(yàn)測(cè)點(diǎn)布置

基于加裝及未加裝氣側(cè)均流裝置的第3冷卻扇段8、9號(hào)冷卻三角單元，為避免下密封板對(duì)冷卻三角單元通道內(nèi)空氣流場(chǎng)的影響，在8、9號(hào)冷卻三角單元下密封板上端5 m高度位置，沿單根冷卻柱散熱管束橫向五等分點(diǎn)處，間隔布置2組風(fēng)速風(fēng)溫測(cè)點(diǎn)(V1、V2)及3組壁溫測(cè)點(diǎn)(T1、T2、T3)，同一組風(fēng)速、風(fēng)溫測(cè)點(diǎn)安裝于同一位置，測(cè)點(diǎn)布置方式及編號(hào)如圖4所示，L、R分別代表左側(cè)、右側(cè)冷卻柱，編號(hào)順序由冷卻三角外側(cè)開始命名為1，向內(nèi)逐漸遞增。每組風(fēng)速、風(fēng)溫、壁溫測(cè)點(diǎn)各包括1個(gè)管道式風(fēng)速儀、1個(gè)貼片式PT100鉑電阻和1個(gè)探針式PT100鉑電阻，其中PT100鉑電阻需結(jié)合進(jìn)水壁溫進(jìn)行調(diào)零和調(diào)幅，通過無(wú)線網(wǎng)方式實(shí)時(shí)上傳迎風(fēng)面風(fēng)速、迎風(fēng)面風(fēng)溫和迎風(fēng)面壁溫?cái)?shù)據(jù)至上位機(jī)(間隔5 s)。

圖4 8、9號(hào)冷卻三角單元的測(cè)點(diǎn)安裝位置Fig.4 Measurement point installation position of the 8 and 9 cooling delta unit

基于未加裝氣側(cè)均流裝置的11冷卻扇段1、2號(hào)冷卻三角單元，分別在距離1、2號(hào)冷卻三角單元進(jìn)風(fēng)口50 m處安裝風(fēng)向、風(fēng)速、溫度傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量及上傳1、2號(hào)冷卻三角單元的環(huán)境風(fēng)向、風(fēng)速及風(fēng)溫；分別在1、2號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)出水柱的鍍鋅鋼管和膨脹節(jié)外側(cè)各安裝1個(gè)PT100鉑電阻，共安裝8個(gè)PT100鉑電阻，實(shí)時(shí)測(cè)量及上傳1、2號(hào)冷卻三角單元的兩側(cè)出水柱壁溫，圖5為出水柱壁溫測(cè)點(diǎn)安裝位置示意圖，測(cè)量參數(shù)及所用儀表信息見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)測(cè)量參數(shù)及儀表Tab.1 Experimental measurement parameters and instruments

圖5 出水柱壁溫測(cè)點(diǎn)安裝位置Fig.5 Installation location of the wall water column temperature measurement point

1.2.3 實(shí)驗(yàn)方案

在測(cè)試時(shí)間段每間隔8 s記錄一次風(fēng)速、風(fēng)溫、壁溫，研究第3、第11冷卻扇段對(duì)應(yīng)冷卻三角單元中氣側(cè)均流裝置對(duì)各冷卻三角單元各冷卻柱迎風(fēng)側(cè)風(fēng)速、風(fēng)溫、壁溫的影響規(guī)律，由此分析研究氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元空間冷卻柱尺度氣側(cè)流動(dòng)傳熱特性的影響機(jī)制，并揭示氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元出水壁溫的調(diào)控作用。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1 8、9冷卻三角單元迎風(fēng)風(fēng)速、風(fēng)溫、壁溫分布研究

2.1.1 兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)速

基于已加裝氣側(cè)均流裝置的第3冷卻扇段8號(hào)冷卻三角單元和未加裝氣側(cè)均流裝置的9號(hào)冷卻三角單元，以某一時(shí)間段(2022年3月5日14:00—16:13)實(shí)測(cè)參數(shù)分析第3冷卻扇段8、9號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)速的變化規(guī)律。圖6、7分別為為8號(hào)、9號(hào)冷卻三角單元左側(cè)、右側(cè)冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)速分布，其中橫坐標(biāo)的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)為隨時(shí)間增加的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)數(shù)量。

圖6 8號(hào)冷卻三角單元冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)速分布Fig.6 Windward wind velocity distribution of the 8 cooling delta unit cooling column

圖7 9號(hào)冷卻三角單元冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)速分布Fig.7 Windward wind velocity distribution of the 9 cooling delta unit cooling column

結(jié)合表2所示散熱器管束迎風(fēng)風(fēng)速橫向分布數(shù)據(jù)可以看出：8、9號(hào)冷卻三角單元左側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)速都大于迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)速，因?yàn)榄h(huán)境風(fēng)向偏向右側(cè)冷卻柱，偏離左側(cè)冷卻柱；右側(cè)冷卻柱迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)速普遍大于迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)速，但對(duì)于部分時(shí)間點(diǎn)，迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)速大于迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)速，因?yàn)椴糠謺r(shí)間點(diǎn)環(huán)境風(fēng)速增大，進(jìn)風(fēng)風(fēng)向偏向迎風(fēng)內(nèi)側(cè)測(cè)點(diǎn)，環(huán)境進(jìn)風(fēng)在外側(cè)風(fēng)向測(cè)點(diǎn)處形成橫向渦流。

表2 3扇段散熱器管束橫向迎風(fēng)風(fēng)速變化Tab.2 Range of wind velocity in sector 3 m/s

2.1.2 兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)溫

基于已加裝氣側(cè)均流裝置的第3冷卻扇段8號(hào)冷卻三角單元和未加裝氣側(cè)均流裝置的9號(hào)冷卻三角單元，以 2022年3月5日14:00—16:13 時(shí)間段獲取的數(shù)據(jù)分析8、9號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)溫的變化規(guī)律。圖8為8號(hào)冷卻三角單元左側(cè)、右側(cè)冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)溫分布圖，圖9為9號(hào)冷卻三角單元左側(cè)、右側(cè)冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)溫分布圖。結(jié)合表3散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)溫?cái)?shù)據(jù)可得：整體上看，同一冷卻三角單元內(nèi)兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)內(nèi)外側(cè)風(fēng)溫變化趨勢(shì)相同，迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)溫低于迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)溫，越接近冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱交接處，迎風(fēng)風(fēng)溫越高。對(duì)比來(lái)看，加裝氣側(cè)均流裝置的8號(hào)冷卻三角單元左右兩側(cè)冷卻柱橫向迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)溫的差值(即LV1與R-V1之差)僅為0.24~0.31 ℃，而未加氣側(cè)均流裝置的9號(hào)冷卻三角單元左右兩側(cè)冷卻柱橫向迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)溫的差值達(dá)到了1.71~1.77 ℃；對(duì)比V2測(cè)點(diǎn)處8、9號(hào)冷卻三角單元左右冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)溫，8號(hào)冷卻三角為0.54~0.91 ℃，9號(hào)冷卻三角為0.91~1.04 ℃。因此可以得出結(jié)論，氣側(cè)均流裝置可顯著平衡同一冷卻三角單元左右冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)溫分布。

表3 3扇段散熱器管束橫向迎風(fēng)風(fēng)溫變化范圍Tab.3 The range of wind temperature in sector 3 ℃

圖8 8號(hào)冷卻三角單元冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)溫分布Fig.8 Windward wind temperature distribution of the 8 cooling delta unit cooling column

圖9 9號(hào)冷卻三角單元冷卻柱迎風(fēng)風(fēng)溫分布Fig.9 TWindward wind temperature distribution of the 9 cooling delta unit cooling column

2.1.3 兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)壁溫

基于已加裝氣側(cè)均流裝置的第3冷卻扇段8號(hào)冷卻三角單元和未加裝氣側(cè)均流裝置9號(hào)冷卻三角單元，以2022年3月5日14:00—16:13時(shí)間段分析第3冷卻扇段8、9號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)壁溫的變化規(guī)律，結(jié)果如表4所示。圖10為8號(hào)冷卻三角單元左側(cè)、右側(cè)冷卻柱迎風(fēng)壁溫分布圖，圖11為9號(hào)冷卻三角單元左側(cè)、右側(cè)冷卻柱迎風(fēng)壁溫分布圖?？梢园l(fā)現(xiàn)：同一冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)外側(cè)壁溫>迎風(fēng)中部壁溫>迎風(fēng)內(nèi)側(cè)壁溫，越接近冷卻三角單元兩側(cè)冷卻柱的交接處，循環(huán)水-空氣的換熱效果越好。對(duì)比8、9冷卻三角單元左側(cè)冷卻柱三處壁溫的波動(dòng)差值，加裝氣側(cè)均流裝置的8號(hào)冷卻三角壁溫波動(dòng)差值為4.89 ℃，而 9號(hào)冷卻三角單元為7.69 ℃；同理，對(duì)于8、9冷卻三角單元右側(cè)冷卻柱3處壁溫的波動(dòng)差值，8號(hào)冷卻三角為4.45 ℃，9號(hào)冷卻三角為6.11 ℃。由此可以看出，氣側(cè)均流裝置可顯著消除單根冷卻柱的壁溫偏差，平衡兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向循環(huán)水-空氣換熱穩(wěn)定性。

表4 3扇段散熱器管束橫向迎風(fēng)壁溫變化范圍Tab.4 Range of windward wall temperature in sector 3

圖10 8號(hào)冷卻三角單元冷卻柱迎風(fēng)壁溫分布Fig.10 Windward wall temperature distribution of the 8 cooling delta unit cooling column

圖11 9號(hào)冷卻三角單元冷卻柱迎風(fēng)壁溫分布Fig.11 Windward wall temperature distribution of the 9 cooling delta unit cooling column

2.2 出水柱壁溫分布研究

基于第11冷卻扇段已加裝氣側(cè)均流裝置的2號(hào)冷卻三角單元和相鄰未加裝氣側(cè)均流裝置的1號(hào)冷卻三角單元，其出水壁溫均值定義為1 h內(nèi)冷卻三角氣側(cè)通道兩側(cè)出水柱上4個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)處所測(cè)得的全部數(shù)據(jù)的平均值；單側(cè)出水柱壁溫均值定義為1 h內(nèi)單側(cè)出水柱上2個(gè)壁溫測(cè)點(diǎn)所測(cè)得的全部數(shù)據(jù)數(shù)的平均值；環(huán)境風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)溫均值定義為1 h內(nèi)測(cè)得的冷卻三角單元周圍環(huán)境風(fēng)向、風(fēng)速、風(fēng)溫測(cè)點(diǎn)的全部數(shù)據(jù)的平均值。根據(jù)2022年1月23日13:00—21:00的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)(見表5、6)，此段時(shí)間內(nèi)第11扇段1、2號(hào)冷卻三角單元的百葉窗開度都為30%，1、2號(hào)冷卻三角單元出水壁溫均值及同時(shí)刻環(huán)境風(fēng)向均值、風(fēng)速均值、風(fēng)溫均值隨時(shí)間變化趨勢(shì)分別如圖12—14所示，由此分析1、2號(hào)冷卻三角單元出水壁溫均值隨時(shí)間的變化規(guī)律。

表5 第11扇段1、2號(hào)冷卻三角出水柱壁溫與環(huán)境條件Tab.5 Outlet wall temperature of 1 and 2 cooling delta in sector 11 and the data of the environment

表6 第11扇段1、2號(hào)冷卻三角單側(cè)出水柱壁溫Tab.6 Single side outlet wall temperature of 1 and 2 cooling delta in sector 11 ℃

圖12 1、2號(hào)冷卻三角單元出水壁溫均值及環(huán)境風(fēng)向均值變化趨勢(shì)Fig.12 Change trend of 1 and 2 cooling delta units outlet water average temperature and ambient wind direction

圖13 1、2號(hào)冷卻三角單元出水壁溫均值及環(huán)境風(fēng)速均值變化趨勢(shì)Fig.13 Change trend of 1 and 2 cooling delta units outlet water average temperature and ambient wind velocity

圖14 1、2號(hào)冷卻三角單元出水壁溫及環(huán)境溫度均值Fig.14 Change trend of 1 and 2 cooling delta units outlet average water temperature and ambient temperature

結(jié)合環(huán)境風(fēng)向和風(fēng)速均值可得13:00—21:00時(shí)間段為小環(huán)境風(fēng)速工況，同時(shí)間段內(nèi)1、2號(hào)冷卻三角單元出水壁溫均差最小值為2.70 ℃，均差最大值為6.61 ℃，證明小環(huán)境風(fēng)速工況下氣側(cè)均流裝置大幅強(qiáng)化了2號(hào)冷卻三角單元的換熱性能。隨著環(huán)境空氣溫度均值增加，1、2號(hào)冷卻三角單元出水壁溫均差減小，反之兩者均差增大；實(shí)測(cè)時(shí)間段，環(huán)境溫度低時(shí)百葉窗開度小，這表明氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元的換熱性能強(qiáng)化幅度與百葉窗開度密切相關(guān)。

13:00—21 :00時(shí)間段內(nèi)，1、2號(hào)冷卻三角單元單側(cè)出水柱壁溫均值隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖15所示，結(jié)合表5數(shù)據(jù)對(duì)比可得：1、2號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)出水柱溫度均差在0.8 ℃以內(nèi)，且2號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)出水柱溫度的均差波動(dòng)幅度小于1號(hào)冷卻三角單元。

圖15 單側(cè)出水柱溫度均值隨時(shí)間變化趨勢(shì)Fig.15 Change trend of the one-sided outlet column water temperature with time

1、2號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)出水柱溫度均差與進(jìn)出水壁溫均值的比值隨時(shí)間變化趨勢(shì)如圖16所示，由此分析氣側(cè)均流裝置對(duì)兩側(cè)冷卻柱換熱穩(wěn)定性的影響機(jī)制。

圖16 1、2號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)出水柱壁溫均差與進(jìn)出水壁溫均值的比值變化趨勢(shì)Fig.16 Change trend of the outlet water column and the temperature water difference of the inlet and outlet water on both sides of the 1 and 2 cooling delta units

為衡量氣側(cè)均流消除冷卻三角單元雙側(cè)冷卻柱的出水溫度偏差的作用，定義冷卻三角單元兩側(cè)出水柱溫度均差與進(jìn)出水壁溫均值的比值，比值越小，說明兩側(cè)出水柱的出水溫差越小，冷卻柱性能越好。如圖16所示，在13:00—21:00時(shí)間段內(nèi)，2號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)出水柱溫度均差與進(jìn)出水壁溫均值的比值均小于1號(hào)冷卻三角單元。在17:00之后，1、2號(hào)冷卻三角單元兩側(cè)出水柱溫度均差與進(jìn)出水壁溫均值的比值差距明顯加大，2號(hào)最低降低至1號(hào)的1/4。結(jié)合表5，在17:00之后環(huán)境風(fēng)速由小風(fēng)速變化至3 m/s以上，這表明氣側(cè)均流裝置具備在強(qiáng)化冷卻三角單元換熱性能的基礎(chǔ)上優(yōu)化兩側(cè)冷卻柱的換熱穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，該優(yōu)勢(shì)隨風(fēng)速等級(jí)增加而明顯。

3 結(jié)論

針對(duì)典型自然通風(fēng)間接空冷塔的基本換熱元件即其冷卻三角單元，研究氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元流動(dòng)傳熱特性及出水壁溫特性的影響機(jī)制，主要結(jié)論如下：

1）所研究第3冷卻扇段8、9號(hào)冷卻三角單元左側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)速都大于迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)速，右側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)速普遍大于迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)速，部分時(shí)間點(diǎn)迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)速小于迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)速。

2）所研究第3冷卻扇段8、9號(hào)冷卻三角單元內(nèi)兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向迎風(fēng)內(nèi)外側(cè)風(fēng)溫變化趨勢(shì)相同：迎風(fēng)外側(cè)風(fēng)溫小于迎風(fēng)內(nèi)側(cè)風(fēng)溫；加裝氣側(cè)均流裝置的8號(hào)冷卻三角單元橫向迎風(fēng)內(nèi)外側(cè)風(fēng)溫差小于9號(hào)冷卻三角單元，表明氣側(cè)均流裝置可平衡沿散熱管束橫向迎風(fēng)風(fēng)溫分布。

3）所研究第3冷卻扇段8、9號(hào)冷卻三角單元內(nèi)兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束迎風(fēng)側(cè)壁溫沿橫向由外向內(nèi)均依次降低；加裝氣側(cè)均流裝置的8號(hào)冷卻三角單元迎風(fēng)側(cè)壁溫橫向差值小于9號(hào)冷卻三角單元，表明氣側(cè)均流裝置可平衡其兩側(cè)冷卻柱沿散熱管束橫向循環(huán)水-空氣換熱穩(wěn)定性。

4）氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元出水壁溫調(diào)控作用為，小環(huán)境風(fēng)速工況下氣側(cè)均流裝置強(qiáng)化了冷卻三角單元的換熱性能，優(yōu)化了兩側(cè)冷卻柱的換熱穩(wěn)定性，且氣側(cè)均流裝置對(duì)冷卻三角單元的換熱性能強(qiáng)化幅度與百葉窗開度密切相關(guān)。