研讨丨冷却塔CFD分析

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作者:JohnnieChoi 卓展工程顾问有限公司网址:https://mp.weixin.qq.com/s/TplxHF6ZPo_Lsu9PAKAkGw


冷却塔CFD分析


冷却塔是一种散热装置,它通过于设备内部不停循环的冷却水流,于塔内形成的气流接触,将制冷过程中吸收的废热传递到大气中。冷却塔常用于需要工艺冷却的工业设施及需要调节室内环境的建筑。

     

       冷却塔的冷却能力取决于各种不同因素,包括冷却塔的布置、冷却塔之间的间距、风速、风向与周边建筑物距离、附近的热源和水体等,特别强调,高温环境和机组之间的气流短路讲会大大降低冷却塔的冷却能力。

      通过冷却塔CFD分析,我们可以模拟冷却塔的气流组织、损失系数和有效流径等


       在绝大部分项目中,冷却塔气流侧进上出,多组设备并列排布,冷却塔出风口的饱和空气有可能会流进另一个冷却塔,因此它们彼此的位置和方向起着重要作用。比较科学的做法,使用流体力学模拟(CFD)专题研究这一现象。通过CFD模拟,我们可以在机组安装前研究冷却塔布置方案的气流循环情况和速度分布,为机组的正确布置提供解决方案。

       

       除了对性能的影响外,从制冷机和冷却塔到大气中的排放羽流扩散情况对居住者的健康和安全至关重要,许多开发商严格控制冷却塔安装位置必须远离进气口或窗户,避免“军团菌”吸入室内。据国外疾病控制和预防中心,每年大约有18000人因军团菌而住院治疗。


   在CFD的帮助下,我们可以研究以下:

  • 排放羽流扩散情况对周边环境的影响

  • 羽流移动扩散的距离

  • 各冷却塔进风口的循环风量预测

  • 干球和湿球温度的预测

  • 冷却塔羽流扩散预测

  • 冷水机组/冷却塔间距和方向的确定

  • 冷水机组/冷却塔布置优化

       湿热空气的再循环又称湿热空气的回流,是冷却塔常见问题,特别是在强制通风冷却塔中,塔的排风与新鲜空气混合重新进入进气口,其影响是进风的湿球平均温度比环境温度高,这会导致冷却塔效率下降,严重时会导致设备故障。如冷却塔进风口局部存在热源,亦会提高再循环发生的风险,提高冷却塔进风的湿球温度。


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如何分析“冷却塔单元风机出口排出的湿热空气”是否会进入“冷却塔单元入口”?


在进行CFD分析时:

1.假设不同的外界气候条件,如设备额定工况条件、极端气候条件和夏季制冷高峰时气候条件。

2.根据建筑模型及设备参数,我们对模拟环境进行建模。

3.对冷却塔的百叶、入口、雨区、填料、喷淋区等部位的压降进行模拟。

4.生成温度、湿度、速度等线图。


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       从温度、湿度、速度等线图中,我们可以观察到再循环现象的发生。进一步采用离散粒子模型测定循环率,在模拟完成后,从排气扇注入3520个颗粒。其中,914个颗粒通过入口百叶窗进入冷却塔,表明再循环率高达25%。


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根据CFD结果我们可以得出以下结论:

● 现冷却塔排布的间隙空气流动没有低速区。离散颗粒模型显示,其中一个冷却塔的循环率为25.5%,而位于环境温度下游的冷却塔的循环率高达37%。结果表明,与环境空气条件相比,两个冷却塔入口的湿球温度都很高,导致冷却塔性能降低。
● 应考虑增加冷却塔进风口面积,降低入口风速,以低速吸入空气,以降低冷却塔再循环效应。


文章分类: 高效机房
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