文摘

在他们的应用程序风冷冷凝器,轴流式风机通常受制于环境的有害影响流场进口或出口。虽然一直在调查主要是垂直错流条件下影响球迷操作作为一个数组的一部分设计点在他们的目标,本研究旨在研究积分统一周围流场的影响在一个轴流式风扇操作范围宽。为此,风洞风扇试验台设计和评估。多个统一的环境流场和风扇轴之间的角度研究影响特性曲线积分的两种截然不同的工业轴流式风机不同入口的修改。越来越风机流量、垂直进错流被发现总是对风机性能有不利影响。直刃的球迷的反应不如向前倾斜的粉丝,敏感和错流不良影响可以减少进气格栅和锥形裹尸布较短的扩展。错流在风机出口显示潜在的静态压力增加粉丝在低流速。

1。介绍

全球能源需求上升和不断增长的全球太阳能的使用,越来越多的火力发电厂建在干旱的地方。汽轮机循环过程,缺水往往收益率风冷冷凝器(ACC),比标准更明智的经济和生态水冷冷凝器(1,2]。不同的ACC设计存在3上最标准溶液基地)和a类型框架冷凝器管大直径轴流式风机安装在水平的平台(4]。数组的数十或数百个ACC模块通常(5]。

足够和可靠的冷却的冷凝器是必不可少的最佳植物的性能,所以是风扇本身能耗6]。欧文和克罗格计算整体ACC冷却流量的减少超过15%m / s风速度,汽轮机背压增加了20%以上(7),这意味着一个严重的核电站发电总量的减少。已经表明,流动分离的外围ACC银行是由下错流平台,由中心诱导球迷的摄入量和自然环境(风8- - - - - -16]。这减少了散热风扇的容积效率下降到70%在ACC周长(6,15,17- - - - - -22]。

大部分可用的实验和数值研究现象进行了应用技术的a字形的ACC array [10- - - - - -12,14,22- - - - - -25]。早期研究在单一壁装式风扇是由Thiart和冯Backstrom23,24)和一个风扇安装其入口管段在不同角度Stinnes和冯Backstrom26]。

尽管大多数引用工程调查的影响诱导cross-draft周边球迷在不同平台上的高度,他们的研究结果的比较可以统一的环境流场的工作。基于萨尔塔模型(8),Fourie et al。22]建议的经验曲线的影响ACC平台高度和额外的环境横流风扇流量。研究显示在错流影响风机性能的巨大差异由于风扇设计,它指出风扇在ACC数组中的位置的重要性,也就是说,周边风机相比,中心的球迷。逐渐下降的系统冷却流量被发现,导致减少约20% 环境错流速度。这可以作为一个参考图的结果提出了工作的考试在垂直配置。个别球迷在ACC周长,减少60%到80%的报告(22),但他们受到强烈另外诱导草稿从中心球迷。不幸的是,结果和经验模型Fourie等人不翻译这项工作的配置的方法,不存在平台高度的地方。

手头的论文的方法扩展了可用的信息通过检查单个孤立的轴流式风机的环境流环境在不同的操作点。因此,不同角度的影响风机轴和周围流场(速度之间的关系)风机压力和效率曲线是阐述了。这种方法的新颖性在于实验考试的错流影响一个孤立的单轴流式通风机,尽管消除影响引起的邻近的球迷和平台高度。试图调查工作提出积分粉丝的行为在某种程度上更抽象的从ACC应用程序。它允许了解风机的性能在许多不同的环境流场和安装条件下,在一个广泛的流量(即。、操作点)。

这项工作旨在研究不同环境的影响流条件风扇入口或风扇出口连续向前倾斜的工业风扇和刃的粉丝。安装条件等的同心警卫队格栅和进气方向(中心的电动机侧入口与转子侧入口)比较,因为裹尸布扩展已报告减少负面错流在ACC模拟的影响(10,12),效果不同的固体和多孔柱形和锥形入口扩展也检查了。

2。实验装置

2.1。风洞试验装置

在一个Gottinger类型风洞测试区(米长,嘴 米²),考试球迷如图1和2,表中描述1安装的方管截面 毫米²在强制通风(FD)配置与出口或进口诱导通风(ID)配置。风机轴位于在测试区地面之上。实验设置如图3,风洞风扇试验台(WFT)安装一个可旋转的平台实现不同角度风扇和风洞之间流动。风机流量测量在一个沉降室使用多喷管中描述的ISO 5801 (27]。在图3的方向,是表示为FD操作,它将被逆转的ID。

风洞试验装置的设计,以减少堵塞在不同的角度 。促进快速总风机压力测量大量的操作点和配置,自定义设计的数组 基尔驻点压力探针介绍(28)是内部使用的管道下游 长星状流矫直机(FS)。这是必要的,以减少漩涡风机出口组件,实现流动方向低于临界湍流基尔探头的角度。安装细节如图所示4,制造商卫队格栅(GG)是在风机入口,修复中心的裹尸布电动机侧喷嘴。此配置标记FD-SI-GG,因为风扇定子(电动机侧中心)位于入口(SI),在强制通风操作(在风机出口管道)。

配置没有警卫格栅(钉牢),图4也同样适用,值得注意的差异,只有四个薄struts修复风扇马达的裹尸布,而不是画GG。一个镜像版的粉丝与反向操作方向设计允许转子进口(RI)配置,旋转的中心在风扇入口。

在ID模式中,素描图4应用,使用以下交替:风机流方向由180°,逆转,基尔探针阵列的方向。没有相当大的转动速度分量的导管,这意味着上游风扇入口的ID还允许流矫直机的省略。这三个细小,图4说明了ID-SO-GG配置,免费的,电动机侧风扇出口覆盖防护格栅。

2.2。评估的不确定性和可比性

由于空间限制的风洞环境,上述风扇试验台没有按照ISO 5801。图5显示了扩展相结合的不确定性(29日)的流量系数 和总风机压力系数(FD) 与叶尖速度 在环境压力和测量停滞的压力在81年基尔探针(cf图4)。动态压力造成的环境流场中减去,介绍风洞速度比叶尖速度 及其轴向投影 。

定义在[29日),扩大区间的不确定性结合个人测量转速的不确定性 ,密度 ,在多喷管和静态压差测量按照ISO 5801,加权的线性化的影响 。风扇压力系数,结合的不确定性 , , ,和用于计算和风洞停滞压力 。由于不确定性不变的风扇几何图形 不考虑。得到的值取决于操作点和图所示5在95%的置信水平。它可以看到风扇压力的非标准捕获精确的不如 ,但测量设置和设备仍然被认为是足够准确的参数进行研究。

除了估计的不确定性,数据比较结果以WFT聚集在一个标准的风扇试验台(SFT),符合ISO 5801的要求。静态风机压力从free-inlet free-outlet SFT相比静态估计风扇压力通过减去该地区平均风机流量从驻点压力测量在WFT;也就是说, 静态风机效率系数和定义类似于(3)与风机压力和流量比例的产品测量电力输入 : 与 和 ,分别。SFT测试设置由长在风机出口管道部分,包括流矫直机,如图6。系统差异随剩余的切向和径向速度和和轴向速度方差在管道横截面:

图7显示了SFT静态风扇曲线和WFT电动机侧进口和保护格栅免费配置(SI-GG)和转子侧入口配置没有警卫格栅(RI-noGG)。发现WFT和SFT结果同意很好,然而WFT往往低估了静态风扇压力和效率曲线略流速 。考虑到更大的高估 在(5较低的流速) ,它可以表示,降低风机压力/流量值的顺序 测量系统相比,WFT平米。偏差可以归因于不同的操作和测量设置。上述发达WFT设置被认为是足够的定量估计的不同参数对风机性能的影响曲线统一周围流场的影响下,概述的介绍。

3所示。积分风机性能

WFT设置上面的描述和评估,两个轴向测试风扇的性能在不同的配置检查。在风机入口周围流场的影响(FD)和不同的角度和周围的速度比先描述,其次是在风机出口流场的情况下(ID)。最后,评估不同的裹尸布扩展他们的潜力减少不良流场在FD在粉丝的影响力。

与速度常数风洞进行测试 ,和工业风扇的旋转速率显示中度敏感的操作点 。错流的平均比率叶尖速度算术平均超过所有操作分数据集。

3.1。自由风扇入口周围流场

因为它的实用相关性、多个方向的组合 ,风机叶片几何图形(风扇和风扇B)和进口配置(RI-noGG与SI-GG)检查在FD配置。的影响 在不同入射角度风扇的总压力曲线显示为WFT的测量数据8- - - - - -10。

风机的转子进口配置没有警卫格栅如图8、风扇压力明显受到任何方向的影响进口的环境流场。即使有驻点压力的减法 ,并行湍流( °)造成风机压力的增加,角也是如此 °。进一步增加导致更大的减少在几乎线性的方式,在0.04到0.08级。与总量的绝对减少风机在高流率更大的压力 ,影响风扇的压力比参考曲线(曲线更倾向于 )。各自的效率的变化如图11。同时也显示出更大的减少在高流速的角度 在锐角°,增加效率 °只在高流速测量 。

与文献结果比较是困难的,因为系统的容积效率通常报道,这意味着换热器阻力特性。总效率的下降约43%的 , °, 从图11最好能约大约相比。容积效率下降20%(中22上面所提到的,这是 和较低的操作点 。即使可比数据可能得出的结论更相似 ,差异和变化实验和计算设置(风扇设计,ACC应用程序和系统特点,平台的影响,操作点,等等)的作品中发现文学仍然盛行。这阻碍了任何进一步的定量比较声明之外,一般来说,类似规模的结果在这项研究中被发现。

在配置中心和警卫的电动机侧风扇入口FD-SI-GG格栅,参考性能没有环境流风扇在FD-RI-noGG比这更好。从图9它可以发现一个进气道流场 显示总风机压力小得多的影响对于任何和 。小风扇压力被发现 °和 。更大的角度流和风扇轴之间减少引起的在0.02到0.05范围,也显示增加风扇曲线的倾向,也就是说,一个更大的减少风机压力流率高于小公司。

同样的优惠进口配置FD-SI-GG是直刃的参考检查风扇B图11。所有角度 °引起了相当大的风机压力的增加 和一个适度增加除此之外操作点。只有错流 °发现诱导风机性能的大幅下降。同样,所有风扇曲线显示,典型的更倾向于形状相对于参考曲线( )。

由于进口风机效率下降和压力错流是可以预料到的,结果在上面的文献总结。众所周知,从那里在逆风流超然的风扇裹尸布的边缘是很常见的,它创造了一个不对称的风扇入口速度分布在纵向方向。即使没有这个进气涡流,风机叶片的攻角变化外侧,与相对速度的增加,风机叶片提前反之亦然,他们撤退。这两个效应可能会导致一个强大的方位叶片周围的径向环流的变化(见,例如,23])。这导致流动越来越分离叶片和成为更大的损失。叶片的径向流组件由于进口流场的纵向惯性认为进一步引入不对称和脱落,特别是考虑到影响枢纽和裹尸布。

FD-RI-noGG和FD-SI-GG结果比较,警卫格栅已经证明降低进口流场的影响,这可以归因于其指导和矫正影响进气道流之前,进入转子平面。环形同心卫队格栅是一个障碍尤其是径向入口速度的组件。

3.2。自由风扇出口环境流场

风扇ID配置测试,也就是说,与进口安装管道部分及其出口的影响下一个环境流场。如前所述,风扇固定防护格栅的电动机侧中心在其出口(SO-GG)。图12显示静态风扇压力,计算 测量平均压差 基尔探测器和静态环境压力之间在风洞试验部分,假设一个出口压力增加了滞止压力 。

平行于风扇轴( °),静态风机压力曲线几乎是受环境影响流针对风机操作方向。有趣的是,在静压被发现 °和°与减少流量 。这可能是由于有效的(但不是衡量)低压直接造成的风机出口的超然和偏转周围绕流风扇出口。

3.3。裹尸布的扩展对不良的影响进错流的影响

如图所示在上面的文献中,进错流是一种常见的影响在ACC球迷对风扇性能有害的影响。实验结果提出了在前面的章节详细确认这种效应对不同入射角度 ,不同的风扇设计,安装配置。基于积极的影响所示Duvenhage et al。10和迈耶12)、各种进口裹尸布扩展设计检查他们的潜力减少负面错流影响更稳定FD-SI-GG配置风扇的,如图9。

总共有七种不同的裹尸布扩展由薄金属板材料。基本圆柱和圆锥的形状在数据中定义13 (b)和13 (c)不同的长度,直径比粉丝 。短固体圆柱入口扩展CYL-S和一个长(CYL-M)测试, 和0.417。

两个圆柱多孔板的设计 检查,表示作为槽POR-SL设计如图13 (d),POR-SQ方孔设计见图13 (e)。各自的可靠性比表0.375和0.609。

三种不同的固体锥形入口进行了扩展 、0.417和0.733。统一的孔°导致不同出口直径比率的短期、中期和长期锥形装置”,CON-M CON-L,表中列出2。

参考结果没有环境流场( )如图14圆柱形裹尸布扩展和图15为锥形的。尽管所有风扇曲线躺在靠近参考风扇曲线,一些配置已经感应探测的负面影响 。特别是CYL-M显示参考性能不利。

错流的影响下( °),任何圆柱形设备显然不是提高风扇性能,因为它变得明显从图16。两个测试配置CYL-S、CYL-M POR-SL, POR-SQ推荐可以作为一个很好的方法来减少的不利影响进气错流相对于给定的参考配置。

锥形设备另一方面确实显示一个潜在的有益影响风机性能错流的影响下,如图17。在非常高的流率 ,所有三个扩展大小”,CON-M CON-L总粉丝的压力增加,但低于长锥形装置并不是有效的。短期和中期锥形裹尸布都扩展了风机压力高于参考曲线 ,”执行更好的在较低流速和CON-M流率更高。一般来说,一个压扁的风机压力曲线是通过锥形裹尸布的实现扩展。相信在逆风流超然的裹尸布,这是记录,例如,在[12- - - - - -16]进错流的模拟风机入口的屏蔽效应,因为涡更加远离风扇进口轴向和纵向(即。,在风向)。转子进口更均匀的流场是预期的结果,因此更好的风机性能。

4所示。结论

不同制服周围流场的影响在进口或出口工业轴流式风机的性能曲线积分的研究在非标准风机试验台在风洞试验部分。风扇试验台和总风扇压力测量使用数组的基尔探针进行了评估和比较结果良好标准风机试验台。

几乎在最相关的流场在风机入口(FD),周围流场引起的倾向风扇曲线任意角度相对于风扇轴。在转子进口配置中没有保护格栅,伟大的观察对环境的敏感性流动,与潜在粉丝压力流和风扇轴之间的收益在小角度但大幅度削减对大角度错流。电动机侧的中心和警卫在进气格栅,风扇曲线变化更少由于统一的入口流场。向前倾斜叶片测试风扇相比,直刃的风扇显示表现不太敏感环境流,贴切地降低总风机压力测量只在垂直错流配置。

统一的环境流场在风机出口(ID)风扇轴不平行影响静态风扇的压力。离轴配置了错流甚至被发现增加静态风机的压力,特别是在低流速。

可能的性能与进口裹尸布扩展了在一个入口错流配置。固体和多孔板圆柱形设备显示了有害的影响,而短实心锥形裹尸布扩展提高风扇性能相对于参考配置,特别是在高流率。

5。讨论和展望

提出测试设置了大量的参数排列,这样环境流的多个方面影响风机性能可以调查。侧风影响的考试可能从单一操作点的研究扩展到广泛的风扇操作范围。这导致越来越不利的呈现效果总风扇压力与风扇的感情由于错流流速。但基尔探针阵列的快速测量过程的缺点,流矫直机的影响总是包含在测量特性曲线,这大概不是线性流量或方位的影响。有限制 °,未来的实验设置可以设计更适合独立出口的定子和交付结果。

技术应用、单设计方面可能是孤立和更加详细的检查他们的行为在进口或出口错流。更详细的修改的叶片形状,入口裹尸布,或保护格栅值得研究,适当地用更精确地设计原型风扇代替工业风扇,控制转速和转矩。为了更好地理解错流引起的流动现象,光学测量或风机流场的数值模拟可以进行,这可能,例如,阐明如何设计修改改变进气裹尸布分离涡的影响流场特征。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

研究导致这些结果已收到资金从欧盟第七框架计划(fp7/2007 - 2013)根据授权协议。256797年,在“MACCSol”项目。