基于黄河流域公伯峡水电站发电机放热风采暖的设计方法研究

【摘要】：水电站厂房环境设计是以保障工作人员工作及机电设备安全运行为目标。在我国北方地区，冬季时间长、平均气温低，一些水电站采用了电采暖和热风采暖的方式来供暖，但是这种方式耗费大量电能，增加了工程投资和运行成本。 水轮发电机在运行的过程中，转子高速旋转，摩擦产生大量热量，需要借助空气冷却器的热交换将热量排至厂房外，这一部分热量为无效热量。如果将发电机产生的废热用于电站厂房的采暖，不仅可以节约电能，还能减少厂房的空调设备投资及运行费用。然而，一些测试表明，传统自然补风、自然放热风方式，发电机的放热风量占循环风量的比例不足10%。我们对公伯峡水电站5#发电机组进行的现场测试表明，比例仅为8.9%。公伯峡水电站发电机层的采暖热负荷为1482.3kW（一台机组运行），而现场测试发电机放热量仅为264.6kW，发电机放热风利用受到较大限制，难以满足厂房采暖要求。 作者基于公伯峡水电站发电机放热风现场测试，研究了机械补风、自然放热风的采暖方式。利用数值计算方法进行模拟计算表明，当机械补风速度为4m/s时，放热量为413.3kW，比自然放热风供热量增加了56.2%，节能效果显著。 作者研究了发电机放热风采暖的有效气流组织型式。热风直接从与地面平齐的盖板上的热风口自然排出，室内气流、温度梯度较大；如果提高送风速度，易引起吹风感，影响工作人员的身体健康。有鉴于此，作者提出，在热风口加集风罩，在集风罩上开风口，改为侧送风，可以有效地改善气流组织状况。 【关键词】：水电站 通风 热风采暖 节能 数值模拟 气流组织
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TV735
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 绪论8-14
• 1.1 课题研究的背景8-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 水轮发电机通风冷却系统研究10-12
• 1.2.2 水电站发电机层放热风口形式12
• 1.3 主要内容及研究方法12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 2 公伯峡水电站发电机放热风现场测试及数据分析14-27
• 2.1 公伯峡水电站概况14-19
• 2.1.1 电站概况14-16
• 2.1.2 气候特点16
• 2.1.3 室内外空气计算参数16-18
• 2.1.4 电站通风采暖系统18-19
• 2.2 公伯峡水电站发电机自然放热风现场测试19-22
• 2.3 测试结果及分析22-26
• 2.3.1 测试工况22-23
• 2.3.2 测试数据23-25
• 2.3.3 放热量计算25-26
• 2.4 本章小结26-27
• 3 水电站厂房采暖方式及负荷计算27-36
• 3.1 水电站厂房采暖方式27-28
• 3.2 水电站采暖热负荷的组成28-29
• 3.3 水电站采暖热负荷的计算29-33
• 3.4 新放热风采暖方案的提出33-34
• 3.5 本章小结34-36
• 4 水电站发电机自然补风、自然放热风数值计算36-46
• 4.1 计算流体力学概述36-40
• 4.1.1 CFD基础36-38
• 4.1.2 湍流数值模拟方法38-39
• 4.1.3 Fluent简介39-40
• 4.2 发电机自然补风、自然放热风数值计算40-44
• 4.2.1 几何模型及边界条件40-41
• 4.2.2 控制方程41-43
• 4.2.3 模拟结果与测试结果的比较43-44
• 4.3 本章小结44-46
• 5 强制机械补风、自然放热风数值计算分析46-57
• 5.1 补风速度为 2M/S时放热量分析46-47
• 5.2 补风速度为 2.5M/S时放热量分析47-48
• 5.3 补风速度为 3M/S时放热量分析48-49
• 5.4 补风速度为 3.5M/S时放热量分析49-51
• 5.5 补风速度为 4M/S时放热量分析51-52
• 5.6 补风速度为 4.5M/S时放热量分析52-53
• 5.7 补风速度为 5M/S时放热量分析53-55
• 5.8 不同补风速度对放热量影响的分析55-56
• 5.9 本章小结56-57
• 6 放热风口气流组织分析及设计方法57-68
• 6.1 空气射流分类57
• 6.2 送风口射流的准则数57-58
• 6.3 自由射流58-61
• 6.4 水电站主厂房发电机层气流组织61-62
• 6.5 集风罩上设喷口送风的设计计算方法62-64
• 6.6 集风罩上设圆形送风口的设计计算方法64-66
• 6.7 集风罩上设矩形送风口的设计计算方法66-67
• 6.8 本章小结67-68
• 7 结论68-70
• 致谢70-71
• 参考文献71-74

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