余热电站冷源探讨及自然通风冷却塔研究
摘 要：本文探讨余热电站冷源设计, 分析双曲线自然通风冷却塔冷却过程，研究快速创建双曲线冷却塔方案的手段。 关键词：余热发电；冷却塔；焓差法
1 余热发电冷源设计
余热发电遵循卡诺循环或塞贝克效应。无论采用卡诺循环还是塞贝克效应，要提高效率，都是提高冷热源之间的温差最直接。余热电站内，需要冷却汽轮机乏汽。1915年荷兰工程师Iterson发明双曲冷却塔。双曲面是一种直纹曲面，是由一条直线通过连续运动构成。因此钢筋在布置时不需要弯曲。
2双曲线自然通风冷却塔冷却过程分析
2.1 热力模型方程式
(1)
b2y
式中， ——填料容积散质系数 kg/(m3高攀1v 1h
/h)金刚石研磨膏V——淋水填料总体积m3
Q ——单塔处理水量m3/h
t1——进塔水温℃
t防辐射布2——出塔水温℃
i——冷却塔淋水装置中对应于某点温度的空气比焓kj/kg ——与i对应的饱和空气焓kj/kg
K——蒸发水量带走的热量系数
(2)
积分式 ，其分点为b-a的0.102673倍、0.406204倍、0.593796倍、0.897327倍【2】。按此整理后：
（3）
式中, ——水的比热 4.1868kj/(kg℃)
t1——进水温℃
t2——出水温℃
、 、 、 ——分别是四个点对应焓差，即 kj/kg
(4)
式中, ——干空气的比热1.005 kj/kg
——水蒸汽的比热1.842 kj/kg
——温度为0度时水的汽化比热 2500.8 kj/kg
——空气干球温度 ℃
dtt使用浓度 ——相对湿度
——进塔空气大气压kPa
——空气温度为t时的饱和水蒸汽分压力kPa
如取 ，可将（4）改写成为温度t时的饱和湿空气焓计算公式：
(5)
饱和水蒸汽分压力及相对湿度计算：
(6)
式中,T——绝对温度K
(7)
——空气湿球温度℃
——空气温度 时的饱和水蒸汽分压力kPa
将空气干球温度、湿球温度及大气压代入上述各式，求得空气的相对湿度及焓值，得出任意温度时的空气焓值。
塔的通风阻力计算如下【1】：
(8)
式中：H——冷却塔的通风阻力（Pa）
——计算风速，当计算全塔阻力时， 为淋水填料计算断面的平均风速；当计算冷却塔的局部阻力时， 为该处的计算风速（m/s）
——冷却塔的总阻力系数或局部阻力系数。
离子风机aryang
自然通风逆流式冷却塔的总阻力计算公式如下【1】：
(9)
式中, ——总阻力系数；
——从塔的进风口至塔喉部的阻力系数（不包括雨区淋水阻力）；
——淋水时雨区阻力系数；
——淋水时的填料、收水器、配水系统的阻力系数；
——塔进风口面积与进风口上缘塔面积之比，0.35< <0.45;
D——淋水填料底部塔内径（m）；
——淋水填料计算断面的平均风速（m/s）;
——塔筒出口阻力系数；
——冷却塔淋水面积（m2）
——冷却塔出口面积（m2）
2.3 外形模型约束条件建立
塔筒的几何尺寸应满足要求【1】：塔高与塔底部（0.0m）直径的比为1.2~1.6；喉部面积与壳底面积的比为0.30~0.50；喉部高度与塔高的比为0.75~0.85；塔顶扩散角范围为 =2°~8°；壳底子午线倾角为 =15°~20°；
建立单叶双曲线方程如下：
（10）
其单参数直线族为：
(u为参数)（11）
而过双曲线 上一点M( )的切线方程为：
（12）
由于双曲线塔a=b ,以双曲面喉部中心为原点，建曲面方程如下：
（13）
按方程（13），转化成平面曲线方程及约束条件得：
（14）
（15）
（16）
（17）
=0.3~0.5（18）
=1.2~1.6（19）
另外，还需加上阻力模型式(8)中的约束条件：0.35< <0.45。
3验证
本文以某项目实物验证，施工图主要几何尺寸与计算结果对比，误差小于0.3%，设计结果见图1。
图1设计结果程序界面截图
4结论：本文通过研究，建立了双曲线自然通风冷却塔工艺计算模型。为快速创建双曲线冷却塔方案提供手段。
参考文献
1.
GB/T50102-2003,工业循环冷却设计规范[S].北京：中国标准出版社，2003.
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