فهرست مطالب

فصل اول:مقدمه

در این فصل مقدمهای از برج های خنک کن نیروگاهی بیان می شود. ابتدا کلیاتی از سیستمهای نیروگاهی و اهمیت سیستمهای خنک کننده آن بیان می شود. در ادامه به بررسی اهداف این پروژه و نوآوری هایی که در زمان انجام آن حاصل شده است، بیان می شود. انگیزه بررسی برجهای خنک کن نیروگاهی در ایران به عنوان کشوری باد خیز را مورد توجه قرار داده و نهایتا پیشینه پژوهشهای انجام گرفته در این زمینه بررسی می شود.

1-1-پیش زمینه وکلیات      1

1-2-اهداف ونوآوری تحقیق  2

1-3-انگیزه تحقیق     4

1-4-پیشینه تحقیق     4

پیک کولرها در داخل برج خنک کن خشک هلر

پیک کولرها در داخل برج خنک کن خشک هلر

فصل دوم:انواع سیستم های خنک کننده نیروگاهی

در این فصل به معرفی انواع سیستمهای خنک کننده نیروگاهی می پردازیم. ابتدا به بررسی برج خنک کن خشک غیر مستقیم می پردازیم واجزای آن را اعم از دلتاها و پیک کولرها به عنوان عناصر اصلی تشکل دهنده برج های خنک کن توضیح داده می شود. سپس برجهای خنک کن تر مورد بررسی قرار خواهند گرفت و توضیحاتی اجمالی پیرامون نحوه عملکرد آنها ارائه خواهد شد. همچنین تفاوت برج های تر با خشک و عناصر سازنده آن نیز بیان می شود. نهایتا سیستمهای کند انسور هوا خنک نیز بررسی می شوند و نحوه عملکرد آنها در سیکل نیروگاهی نیز توضیح داده می شود.

2-1-برج خنک کن خشک غیرمستقیم  13

2-2-سیستم برج خنک کن تر 18

2-3-سیستم کندانسور هواخنک یا ACCا 21

ترکیب دو رادیاتور ویک لوور موسوم به دلتا دریک واحد خنک کننده برج هلر

ترکیب دو رادیاتور ویک لوور موسوم به دلتا دریک واحد خنک کننده برج هلر

فصل سوم:مدل سازی برج خنک کن خشک

در این فصل به بیان نحوه مدلسازی برج خنک کن خشک می پردازیم. ابتدا با استفاده از داده های طراحی برج نیروگاه شازند یک مدل هندسی دقیق از برج نیروگاه شازند ساخته می شود. سپس شرایط مرزی که برج با ساتفاده از اطلاعات داده شده تنظیم میگردد. در ادامه نحوه شبیهسازی رادیاتورها به عنوان یک محیط متخلل دارای انتقال حرارت بطور مفصل توضیح داده می شود. نهایتا با استفاده مدل تهیه شده

۳. ۱. مقدمه

به منظور بررسی اثر وزش باد بر روی برج های خنک کن نیروگاهی و ارائه راه کارهایی جهت مقابله با آنها ابتدا لازم است تا یک برج خنک کن خشک مدلسازی شود. با توجه به مقالات علمی منتشر شده در این زمینه می توان دریافت که هر چه این شبیه سازی ها به واقعیت نزدیک باشد، بررسی نتایج را از اعتبار بیشتری برخوردار می کند. بنابراین اگر بخواهیم یک برج خنک کن را با جزئیات مدل کنیم می – بایست که در این مسیر از ابعاد و اندازه های یک مدل ساخته شده در یکی از نیروگاه های کشور بهره ببریم. استفاده از دادههای ساختاری یک برج ساخته شده جهت مدلسازی کامپیوتری سه مزیت عمده دارد:

 ۱. با استفاده از نقشه ها می توان به مدل ساخته شده نزدیکتر شد و عارضه به وجود آمده از تاثیرات وزشی باد بهتر درک کرد.حسین سالمکار، ” بهبود آیرودینامیکی سامانه های خنک کاری طرح توسعه یک نیروگاه حرارتی به کمک CFD “

۲. میتوان با استفاده از نقاط طراحی و اعتبار سنجی مدل شبیه سازی شده با اعتماد هرچه بیشتر نسبت به نتایج به دست آمده از شبیه سازی ها نظر داد.

3. می توان نتایج به دست آمده از شبیه سازی ها را به صنعت نیروگاهی ارائه کرد تا با توجه به آنها تصمیم گیریهای آتی خود را با دقت بیشتری مورد مطالعه قرار دهند.

در همین راستا برج های خنک کن خشک نیروگاه شازند، واقع در ۱۰ کیلومتری مسیر اراک به شازند، جهت مدلسازی انتخاب شد. نقشه ها و داده های طراحی که براساس آنها برج خنک کن خشک این نیروگاه ساخته شده بود جمع آوری شد و مدلسازی ها بر اساس آنها انجام گرفت. در طی فرآیند مدلسازی این برجها بصورت کاملی و جزئیات، معضلات و مشکلات فراوانی وجود داشت که در اینجا تنها به ارائه نتیجه نهایی به دست آمده از این مدلسازی ها اشاره خواهد شد.

۳. ۵ شبکه بندی

پس از آنکه مدلسازی هندسی برج خنک کن خشک به همراه دامنه حل آن به پایان رسید، می بایست که شبکه بندی برج و دامنه حل انجام پذیرد. با توجه به هندسه بسیار پیچیده و ظرافتهای این برج، از توانمندی مشیهای ساختار نیافته بهره گرفته شده است. با توجه به پدیدهای که در این پروژه با مواجه هستیم، این مشی ها همچنین این قابلیت را نسبت به مشی های ساختار یافته دارند تا شبیه سازی جریان را بهتر مورد ارزیابی قرار دهند. به منظور ایجاد این شبکه، ۲۱۰۰۰۰۰ مش تولید شد، که در نوع خود کم نظیر می باشد. همانطور که در شکلهای زیر هم نشان داده شده است این مشی ها با رعایت یک نظم خاصی چیده شده اند تا بتوانند بهترین بازدهی را برای رسیدن به یک جواب خوب داشته باشند. شکل ۳- ۹ شبکه بندی کلی برج را نشان می دهد، در حالیکه در شکل ۳ – ۱۰ شبکه بندی برج و میدان حل در نزدیکی رادیاتورها و لوورها مشاهده می شود. به جهت حساسیت عملکرد رادیاتورها و لوورها، شبکه بندی در آن نقاط بسیار ریز شده است تا کوچکترین پدیده های جریان هوا را بتوان در نزدیکی آنها مشاهده کرد.

3-1-مقدمه 24

3-2-مشخصات برج خنک کن نیروگاه شازند  25

3-3-مدلسازی برج 27

3-4-تعیین ابعاد میدان حل   31

3-5-شبکه بندی 33

3-6-شبیه سازی اولیه برج 36

3-6-1-مدل کردن لزجت وتوربولانس 36

3-6-1-1-مدلسازی جریان آشفته ومدلهای آشفتگی 36

3-6-1-2-رابطه اساسی 37

3-6-1-3-مدلها      37

3-6-1-4-مدلهای دومعادله ای  38

3-6-1-5-به کارگیری معادلات k-e در فلوئنت 39

3-6-1-6-مدل      40

3-6-2-معادله انرژی   42

3-6-3-سیال عامل 42

3-6-4-شرایط عمملکرد   42

3-6-5-شرایط مرزی 43

3-6-5-1-رادیاتورها  43

3-7-اعتبارسنجی مدل فراهم شده 48

3-8-استقلال ازشبکه وشرط همگرایی 52

چرخه رانکین یک نیروگاه بخاری

چرخه رانکین یک نیروگاه بخاری

فصل چهارم:ارزیابی اثر وزش باد برروی عملکرد آیرودینامیکی قسمت های بالا وپایین برج

۱.۴ مقدمه

اثر سوء وزش باد بر روی برج های خنک کن نیروگاهی، پدیده ای پیچیده قلمداد می شود چراکه وزش باد هر دو ناحیه دهانه خروجی بالا و ورودی پایین برج را تحت تاثیر قرار می دهد. همانطور که می دانیم وزش باد در ناحیه رادیاتوری به دلیل گردابه های دوقلویی که به وجود می آورد باعث ناپایداری و نامتقارنی جریان هوای گرم در پایین برج خنک کن می شود. این دو گردابه درافت طبیعی داخل برج را تحت تاثیر منفی قرار داده و مانع از حرکت طبیعی جریان هوا به سمت بالا می شوند. بنابراین پیش بینی می شود که عمده افت بازدهی حرارتی ناشی از وزش باد بر برج های هلر ناشی از اثر سوء وزش باد بر ناحیه رادیاتوری باشد. لیکن تا پیش از رویت نتایج شبیه سازی ها نمی توان بطور قطع در خصوص این رفتار درون برج هلر اظهار نظر قطعی نمود. از طرفی آنچه که در بالای برج اتفاق میافتد نیز دارای پیچیدگی های ویژه ای است. پژوهشگران اندکی به بررسی اثر سوء وزش باد بر روی دهانه خروجی برج های خنک کن پرداخته اند. اما از آنجا که پروژه حاضر بطور ویژه به دنبال آن است که اثرات مثبت و منفی (چه آیرودینامیکی و چه ترمودینامیکی) طرح های ارائه شده جهت نصب بر روی دهانه خروجی برج را مورد ارزیابی دقیق قرار دهد، بررسی اثر سوء وزش باد بر روی دهانه خروجی بسیار ضروری به نظر میرسد. بنابراین در این فصل به بررسی اثر وزش بادهای محیطی بر روی دهانه خروجی برج خنک کن خشک می پردازیم. در همین راستا، با استفاده از مدلسازی و شبیه سازی کامپیوتری مناسب، میزان افت CFD حسین سالمکار، ” بهبود آیرودینامیکی سامانه های خنک کاری طرح توسعه یک نیروگاه حرارتی به بازدهی حرارتی ناشی از وزش باد بر دهانه خروجی برج خنک کن کمی سازی می شود. بنابراین لازم است تا كر مدل هندسی اولیه تغییراتی داده شود، به طوری که بتوان اثر سوء وزشی باد メー دهانه خروجی را از اثر سوء آن بر ناحیه رادیاتوری جداسازی نمود.

4-1-مقدمه 54

4-2-طراحی هندسی میدان حل جریان وتدوین شرایط مرزی جهت تشخیص اثر سوء وزش باد بر دهانه خروجی برج 55

4-3-نتایج حاصل از شبیه سازی ها 58

4-3-1-کانتورهای فشار حاصل از شبیه سازی واستخراج اثرسوء وزش باد بردهانه خروجی برج درسرعت های مختلف    59

4-3-2-تحلیل وبررسی میانگین فشار استاتیک حاصل از شبیه سازی ها    72

4-4-کمی نمودن تفکیک از سوء وزش باد برروی عملکرد قسمت های بالا وپایین برج     85

4-5-نتیجه گیری 87

شمایی از یک برج خنک کن تر مستقیم

شمایی از یک برج خنک کن تر مستقیم

فصل پنجم:ارائه راه کار آِیرودینامیکی برای بهبود عملکرد حرارتی خروجی برج خنک کن درشرایط وزش باد

۱.۵ بررسی اثر وزش باد جانبی بر عملکرد حرارتی برج خنک کن

در انتهای فصل قبل عملکرد حرارتی برج را تحت شرایط طبیعی و بدون وزش باد بررسی کردیم. در این بخش به بررسی اثر وزش باد بر روی عملکرد حرارتی برج خنک کن می پردازیم.بررسی اثر وزش باد بر روی برج خنک کن خشک بپردازیم. به منظور بررسی اثر وزش باد، برج مدلسازی شده را تحت وزش باد ۵ و ۱۰ متر بر ثانیه قرار دادیم. در این شبیه سازی ها سرعت وزش باد ۵ و ۱۰ متر بر ثانیه در ارتفاع ۱۰ متری از سطح زمین می باشد و پروفیل سرعت باد از فرمول0,087 z = 19کند. استفاده از ابد . د ه فسا، به ما کمک می ، کند که به شرایط واقعی تر نزدیک شویم. پس از انجام شبیه سازی ها نتایجی به دست آمد که آن را در جدول ۱-۵ مشاهده می کنید.

۵. ۳. نتایج برج پایه (بدون مدل های بهبود دهنده بالاچین)

در شکل ۵-۱۳ و شکل ۵- ۱۴ کانتورهای فشار در صفحه افقی دهانه خروجی برج خنک کن مشاهده می شود. این ناحیه که دهانه خروجی هوای گرم می باشد، از یک منطقه پر فشار و کم فشار تشکیل شده است. سعی بر این است تا با استفاده از طرحهایی که در بخش قبل به آنها اشاره شد بتوان فشار میانگین دهانه خروجی برج را منفی تر کرده تا بازدهی حرارتی برج خنک کن افزایش پیدا کند. در شکل ۵-۱۵ و نتایج به دست آمده  آن جهت اهمیت دارد که نتایج به دست آمده از شبیه سازیهای جدید در مقایسه با این نتایج قرار خواهد گرفت و در نهایت منجر به انتخاب بهترین طرح خواهد شد.

۴.۵ شبیه سازی طرح بالامثلث در شرایط مختلف وزش باد

شکل ۵-۱۷ الی شکل ۵-۲۲ کانتورهای فشار را در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه و در صفحه عبوری از دهانه فوقانی برج خنک کننده و درست در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین نشان می دهند. از آنجا که در فصل ۴ سرعت وزش باد ۱۰ متر بر ثانیه به عنوان بدترین شرایط وزش باد معرفی شد، در این فصل نیز تنها نتایج و کانتورهای مربوط به وزش باد با سرعت ۱۰ متر بر ثانیه نمایش داده خواهد شد. در طرح چیدمان بالا مثلث با افزایش ارتفاع طرح از عرض آن کاسته شده و در نتیجه سایز گردابه های تولیدی در پشت آنها در اطراف طرح کوچکتر می شوند. از آنجا که نوعا طرح با ارتفاع ۱۰ متر کوچکتر از طرحهای با ارتفاع ۱۵ متر می باشد، اثرگذاری آن نیز کمتر خواهد بود. در طرحهای با ارتفاع ۱۵ متر، به نظر میرسد که تراکم بیشتر در مقابل جریان باد از اثرگذاری بیشتری برخوردار است، چراکه سبب به وجود آمدن تعداد بیشتری گردابه شده و کاهش فشار میانگین استاتیک را به همراه خواهد داشت. همچنین این تراکم بیشتر در مقابل جریان باد، انسداد آن را به همراه دارد که می تواند از اثرات سوء آن در دهانه خروجی برج خنک کن جلوگیری کند. از طرفی طرحی که طول قاعده آن بیشتر می باشد نیز از اثرگذاری زیادی بهره می برد، چراکه بر هم زدن جریان عبوری از روی دهانه خروجی برج خنک کن را با توجه به دیواره بزرگی که در مقابل جریان باد دارد را بهتر می تواند انجام دهد.

5-1-برسری اثر وزش باد جانبی برعملکرد حرارتی برج خنک کن 89

5-2-ارائه طارح های بهبود دهنده برای بالای برج جهت افزاش بازدهی حرارتی 94

5-3-نتایج برج پایه   100

5-4-شبیه سازی طرح بالا مثلث درشرایط مختلف وزش باد  103

5-5-شبیه اسزی طرح بالاقلعه درشرایط مختلف وزش باد 107

5-6-شبیه سازی طرل بالاشیپوره در شرایط مختلف وزش باد 110

5-7-شبیه سازی طرح بالاوور درشرایط مختلف وزش باد 115

5-8-مقایسه عملکرد حرارتی برج خنک کن مجهز به طرح های بهبود دهنده آیرودینامیکی در شرایط مختلف وزش باد 117

5-8-1-بررسی نتایج کمی طرح بالا مثلث در شرایطز مختلف وزش باد 118

5-8-2-بررسی نتایج کمی طرح بالا قلعه درشرایط مختلف وزش باد  119

5-8-3-بررسی نتایج کمی طرح بالاشیپوره درشرایط مختلف وزش باد 120

5-8-4-بررسی نتایج کمی طرح بالاوور در شرایط مختلف وزش باد 122

5-9-مقایسه طرح های برتر چیدمان های مختلف درشرایط مختلف وزش باد  23

صفحات موجی شکل جمع کننده های آب دربرج تر

صفحات موجی شکل جمع کننده های آب دربرج تر

فصل ششم:مقایسه عملکرد حرارتی برج خنک کن مجهز به انواع طرح های آیرودینامیکی

با توجه با آنچه که در فصل های ۴ و ۵ بیان شد، در این فصل به نتیجه گیری و جمع بندی نهایی تمامی شبیه سازی ها s مدلسازی های این پروژه مجی پردازیم.در فصل ۵ طرحهایی جهت بهبود بهبود بازدهی حرارتی برج ارائه شد و نتایج آنها را در قالب میزان بهبود افت بازدهی حرارتی بیان کردیم. در فصل ۴ هم اثرات وزش باد بر دهانه خروجی برج خنک کن را بررسی کردیم. در این فصل با استفاده از نتایجی که در فصل ۴ به دست آمد میزان بهبود حرارتی برج خنک کن در سرعتهای محتلف وزش باد بررسی خواهد شد. یک بار دیگر جدول ۴-۲ را در اینجا بررسی خواهیم کرد که که این بار تحت جدول ۶-۱ مشاهده می کنید. این جدول بیانگر میزان مگاوات خروجی برج خنک کن در سرعتهای مختلف وزش باد بدون حضور صفحه واسط و در حضور دو صفحه واسط در ارتفاع ۴۰ و ۸۴ متری از سطح زمین می باشد. همانطور که در این جدول مشاهده می شود، در سرعت ۵ متر بر ثانیه، وزش باد محیطی بر روی برج خنک کن در حضور صفحه واسط در ارتفاع ۴۰ متری، ۴۱۲ مگاوات می باشد و این به آن معنی است که وزش باد ۵ متر بر ثانیه از روی دهانه خروجی برج خنک کن نه تنها باعث کاهش بازدهی حرارتی نشده است، بلکه افزایش ۸ مگاواتی بازدهی حرارتی را ئر مقایسه با شرایط بدون وزش باد در پی دارد. اما با دقت در نتایج شبیه سازی برج خنک کن در حضور صفحه واسط در ارتفاع ۴۰ متری و وزش باد با حسین سالمکار، ” بهبود آیرودینامیکی سامانه های خنک کاری طرح توسعه یک نیروگاه حرارتی به کمک CFD ” سرعت 10متر بر ثانیه، متوجه می شویم که مگاوات خروجی از برج خنک کن به ۳۹۲ مگاوات رسید ۵ است که این به معنای کاهش ۱۲ مگاواتی بازدهی حرارتی در مقایسه با شرایط بدون وزش باد می باشد.

در طرح هایی که در فصل ۵ به آنها پرداخته شد این موضوع تحت بررسی قرار گرفت که طرحهای بهبود دهنده بالای برج خنک کن تا چه اندازه می تواند به بهبود بازدهی حرارتی برج خنک کن کمک کنند. در فصل ۵، میزان بهبود بازدهی حرارتی ناشی از استفاده طرح های آیرودینامیکی نسبت به کل افت ناشی از وزش باد بر برج خنک کن بررسی شد. این در حالی است که جدول … نشان می دهد وزش باد ۵ متر بر ثانیه از روی دهانه خروجی برج خنک کن به بهبو بازدهی آن کمک می کند و تنها وزش باد ۱۰ متر بر ثانیه از روی دهانه خروجی برج خنک کن است که منجر به کاهش بازدهی حرارتی برج می انجامد. به منظور بررسی بهتر می بایست که میزان بهبود بازدهی حرارتی طرح های ۴ گانه ای که در فصل ۵ معرفی شد، در مقایسه با میزان افت بازدهی حرارتی در شرایطی قرار بگیرد که فقط باد در بالای برج خنک کن می وزد. چرا که اگر این مقایسه در برابر میزان کلی افت بازدهی حرارتی ناشی از وزش باد بر روی بالای برج و ناحیه رادیاتوری انجام پذیرد، یک قیاسی نابجا است.به عبارت ساده تر باید دید، اگر وزش باد محیطی بر بالای برج و دهانه خروجی برج خنک کن در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه باعث افت ۱۲ مگاواتی در بازدهی حرارتی می شود، طرح های بهبود دهنده فصل ۵ تا چه میزان توانسته اند این افت ۱۲ مگاواتی را جبران نمایند. به همین منظور تنها ۶ طرح برتر که شرح آن در فصل ۵ هم آمده است، جهت مقایسه انتخاب شده اند.

منابع ومراجع   130

نحوه عملکرد پیک کولرها

نحوه عملکرد پیک کولرها

فهرست اشکال

شکل ۱-۱ چرخه رانکین یک نیروگاه بخاری           2

شکل ۲-۱ نمونه برج خنککن خشک (هالر)      14

شکل ۲-۲ ترکیب دو رادیاتور و یک لوور موسوم به دلتا در یک واحد خنک کننده برج هلر    15

شکل ۲-۳ پیک کولرها در داخلی برج خنک کن خشک هلر      16

شکل ۲-۴ نحوه عملکرد پیک کولرها     17

شکل ۲-۵ شمایی از یک برج خنککن تر مستقیم    19

شکل ۲-۶ صفحات موجی شکل جمع کننده های آب در برج تر  20

شکل ۲-۷ شمایی از ساختار یک نیروگاه حرارتی مجهز به سیستم ACC ا       21

شکل ۲-۸ یک واحد ACCا   22

شکل ۳-۱ ناحیه رادیاتوری برج خنک کن        27

شکل ۳-۲ نمای نزدیک از رادیاتورهای دلتا شکل برج خنک کن      28

شکل ۳-۳ دیوارهای بین رادیاتوری در برج خنک کن      28

شکل ۳-۴ لوورهای مدلسازی شده در جلوی رادیاتورها در برج خنک کن      29

شکل ۳-۵ فونداسیون ناحیه رادیاتوری در برج خنک کن        30

شکل ۳-۶ برج خنک کن مدلسازی شده          30

شکل ۳-۷ نمایی از کنار میدان حلی جریان حولی برج خنک کن انتخابی    32

شکل ۳-۸ نمای از بالای میدان حلی جریان حول برج خنک کن    32

شکل ۳- ۹ نمای برش عمودی برج و نحوه توزیع شبکه در برج خنک کن      33

شکل ۳-۱۰ نمایی از شبکه بندی حول ناحیه رادیاتوری برج خنک کن      34

شکل ۳-۱۱ نمای از بالای شبکه بندی برج خنک کن       34

شکل ۳-۱۲ نمای بزرگ شده از بالای شبکه بندی حول ناحیه رادیاتوری        35

شکل ۳-۱۳ نمای از بالای نزدیک شبکه بندی حول ناحیه رادیاتوری       35

شکل ۳-۱۴ شبکه بندی رادیاتورهای برج خنک کن      35

شکل ۳-۱۵ کانتور دما برای برج خنک کن حاضر     35

شکل ۳-۱۶ کانتور فشار برای برج خنک کن حاضر       35

شکل ۳-۱۷ کانتور دما در نمایی از بالا (صفحه در ارتفاع ۲. ۱۲ متر از سطح زمین)        50

شکل ۳-۱۸ کانتور فشار در نمایی از بالا (صفحه در ارتفاع ۱۲.۲ متر از سطح زمین)       50

شکل ۳-۱۹ بردارهای سرعت در نمایی از بالا (صفحه در ارتفاع ۱۲.۲ متر از سطح زمین)        51

شکل ۳-۲۰ بردارهای سرعت در نمایی بزرگ شده از بالا (صفحه در ارتفاع ۱۲.۲ متر از سطح زمین)        51

شکل ۴-۱ صفحه جداکننده دامنه حل در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین       56

شکل ۴-۲ صفحه جداکننده دامنه حل در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین      56

شکل ۴-۳ صفحات کمکی جهت بررسی و کمی کردن رفتار فیزیکی درافت هوای درون برج به هنگام وزش باد ۵۸

شکل ۴-۴ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین         58

شکل ۴-۵ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۱۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین         62

شکل ۴-۶ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۱۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین     62

شکل ۴-۷ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۲۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین          63

شکل ۴-۸ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۳۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین       64

شکل ۴-۹ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین        64

شکل ۴-۱۰ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۱۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین      65

شکل ۴-۱۱ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۱۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین     65

شکل ۴- ۱۲ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزشی باد در سرعت ܢܹܐܠ ۲۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین     66

شکل ۴-۱۳ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۳۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین       66

شکل ۴-۱۴ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزشی باد در سرعت باد ۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین       67

شکل ۴-۱۵ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۱۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین          68

شکل ۴-۱۶ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۱۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین       68

شکل ۴-۱۷ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۲۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین        69

شکل ۴-۱۸ کانتور فشار در صفحه همراستا با جهت وزش باد در سرعت باد ۳۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین      69

شکل ۴-۱۹ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین       70

شکل ۴-۲۰ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۱۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین     70

شکل ۴-۲۱ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۱۵ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین     71

شکل ۴-۲۲ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۲۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین   71

شکل ۴-۲۳ کانتور فشار در صفحه عمود بر جهت وزش باد در سرعت باد ۳۰ متر بر ثانیه با وجود صفحه میانی افقی در ارتفاع ۸۴ متری از سطح زمین        72

شکل ۴-۲۴ اختلاف فشار بین Top Tower و MiddleToWer در سرعتهای مختلف وزش باد        75

شکل ۴-۲۵ اختلاف فشار بین MiddleToWer و Middle Radiator در سرعتهای مختلف وزش باد       77

شکل ۴-۲۶ اختلاف فشار بین Middle Radiator و LOuverS در سرعتهای مختلف وزش باد        77

شکل ۴-۲۷ اختلاف فشار بین Top TOWer و LOuVerS در سرعتهای مختلف وزش باد      78

شکل ۴- ۲۸ فشار استاتیک در Top TOWer بر حسب سرعت وزشی باد           79

شکل ۴-۲۹ بازدهی حرارتی برج خنک کن در سرعتهای مختلف وزش باد         81

شکل ۴-۳۰ اختلاف بازدهی حرارتی دو مدل برج خنک کن با وجود صفحه جداکننده در ارتفاع ۴۰ متری از سطح زمین و بدون وجود آن        83

شکل ۴-۳۱ نمایش خطوط ایزوترم در ارتفاع ۱۲.۲ متری از سطح زمین بدون وجود هیچ صفحه واسط در سرعت وزش باد مختلف          84

شکل ۴-۳۲ مقایسه نتایج به دست آمده از شبیه سازی حاضر با نتایج بهنیا      87

شکل ۵-۱ کانتور دما برای کارکرد برج در شرایط وزش باد ۵ متر بر ثانیه         91

شکل ۵-۲ کانتور دما برای کارکرد برج در شرایط وزش باد ۱۰ متر بر ثانیه      92

شکل ۵-۳ کانتور فشار در صفحه افقی در ارتفاع ۱۲.۲ متری از سطح زمین، وزشی باد ۵ متر بر ثانیه      92

شکل ۵-۴ کانتور فشار در صفحه افقی در ارتفاع ۱۲.۲ متری از سطح زمین، وزش باد ۱۰ متر بر ثانیه       93

شکل ۵-۵ بردار های سرعت در صفحه افقی در ارتفاع ۱۲.۲ متری از سطح زمین، وزش باد ۵ متر بر ثانیه       93

شکل ۵-۶ بردار های سرعت در صفحه افقی در ارتفاع ۱۲.۲ متری از سطح زمین، وزش باد ۱۰ متر بر ثانیه         94

شکل ۵-۷ نمایی از طرح های ارائه شده برای دهانه خروجی برج خنک کن جهت افزایش بازدهی حرارتی آن        95

شکل ۵ -۸ تعریف ۲ پارامتر اصلی در طرحهای چیدمان بالاچین        96

شکل ۵-۹ انواع طرح های بالاقلعه با ابعاد و اندازه های مختلف      98

شکل ۵-۱۰ انواع طرح های بالاشیپوره با ابعاد و اندازه های مختلف     99

شکل ۵-۱۱ انواع طرح های بالامثلث با ابعاد و اندازه های مختلف       100

شکل ۵-۱۲ انواع طرح های بالالوور با ابعاد و اندازه های مختلف      100

شکل ۵-۱۳ کانتور فشار در دهانه خروجی برج در سرعت ۵ متر بر ثانیه (صفحه کانتور در ارتفاع ۱۳۰ متری از سطح زمین)      101

شکل ۵-۱۴ کانتور فشار در دهانه خروجی برج در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه (صفحه کانتور در ارتفاع ۱۳۰ متری ازسطح زمین)        101

شکل ۵-۱۵ کانتور دما در دهانه خروجی برج در سرعت ۵ متر بر ثانیه (صفحه کانتور در ارتفاع ۱۳۰ متری ازسطح زمین)       102

شکل ۵-۱۶ کانتور دما در دهانه خروجی برج در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه (صفحه کانتور در ارتفاع ۱۳۰ متری ازسطح زمین)      102

شکل ۵-۱۷ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از ! . سطح زمین طرح بالامثلث با ارتفاع ۱۰ متر و قاعده ۵ متر          104

شکل ۵-۱۸ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از  سطح زمین (طرح بالامثلث با ارتفاع ۱۰ متر و قاعده ۱۰ متر )        104

شکل ۵-۱۹ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالامثلث با ارتفاع ۱۰ متر و قاعده ۲۰ متر      105

شکل ۵-۲۰ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالامثلث با ارتفاع ۱۵ متر و قاعده ۷.۵ متر          105

شکل ۵-۲۱ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالامثلث با ارتفاع ۱۵ متر و قاعده ۱۵ متر )         106

شکل ۵-۲۲ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالامثلث با ارتفاع ۱۵ متر و قاعده ۳۰ متر )         106

شکل ۵-۲۳ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاقلعه با ارتفاع ۱۰ متر و قاعده ۵ متر )     108

شکل ۵-۲۴ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاقلعه با ارتفاع ۱۰ متر و قاعده ۱۰ متر )     108

شکل ۵-۲۵ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاقلعه با ارتفاع ۱۵ متر و قاعده ۵ متر )         109

شکل ۵-۲۶ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاقلعه با ارتفاع ۱۵ متر و قاعده ۱۰ متر )         109

شکل ۵- ۲۷ استفاده از ماهیت شیپوره برای مدیریت جریان وزش باد عبوری از روی دهانه فوقانی برج     111

شکل ۵-۲۸ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاشیپوره با ارتفاع ۱۰ متر و قاعده ۱ متر )        113

شکل ۵-۲۹ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاشیپوره با ارتفاع ۱۰ متر و قاعده ۲ متر )     113

شکل ۵-۳۰ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاشیپوره با ارتفاع ۱۵ متر و قاعده ۱ متر )         114

شکل ۵-۳۱ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالاشیپوره با ارتفاع ۱۵ متر و قاعده ۲ متر )            114

شکل ۵-۳۲ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالالوور با ارتفاع ۱۵ متر و فاصله بین لوورهای ۵ متر)    116

شکل ۵-۳۳ کانتور فشار در محدوده طرح در سرعت ۱۰ متر بر ثانیه برای صفحه افقی در ارتفاع ۱۳۵ متری از سطح زمین (طرح بالالوور با ارتفاع ۱۰ متر و فاصله بین لوورهای ۵ متر)    116

شکل ۵-۳۴ مقایسه بهبود بازدهی حرارتی در طرح بالامثلث در شرایط مختلف وزش باد         119

شکل ۵-۳۵ مقایسه بهبود بازدهی حرارتی در طرح بالاقلعه در شرایط مختلف وزش باد     120

شکل ۵-۳۶ مقایسه بهبود بازدهی حرارتی در طرح بالاشیپوره در شرایط مختلف وزش باد         121

شکل ۵-۳۷ مقایسه بهبود بازدهی حرارتی در طرح بالا لوور در شرایط مختلف وزش باد         122

شکل ۵-۳۸ مقایسه طرح های برتر در شرایط مختلف وزشی باد       124

نمونه برج خنک کن خشک(هلر)

نمونه برج خنک کن خشک(هلر)

فهرست جداول

جدول ۳-۱ نقاط طراحی برای واحد سیستم خنک کن طرح توسعه نیروگاه شازند      26

جدول ۳-۲ مشخصات ساختاری برج خنک کن نیروگاه شازند          26

جدول ۳-۳ مقایسه عملکرد حرارتی برج خنک کن در نیروگاه شازند و برج مدلسازی شده      48

جدول ۳-۴ اثر تعداد مش بر نتایج به دست آمده از شبیه سازی ها       53

جدول ۴-۱ نتایج فشار استاتیک متوسط برای ۳ نحوه تعبیه صفحه مجزا کننده در درون برج در شبیه سازی با شرایط مختلف (پاسکال)         74

جدول ۴-۲ نتایج مگاوات حرارتی خروجی از برج بر حسب سرعت وزش باد با وجود صفحه واسط در ارتفاعهای متفاوت      80

جدول ۵-۱ نتایج به دست آمده از شبیه سازی برج خنک کن در سرعت باد ۵ و ۱۰ متر بر ثانیه        89

جدول ۵-۲ مقادیر پارامترهای هندسی انتخابی در بررسی طرح های متفاوت بالاچین       97

جدول ۵-۳ نتایج به دست آمده از شبیه سازی ها تحت شرایط وزش باد ۵ و ۱۰ متر بر ثانیه          117

جدول ۶-۱ نتایج مگاوات حرارتی خروجی از برج بر حسب سرعت وزش باد و ملاجظه صفحات واسط متفاوت          126

جدول ۶-۲ میزان بهبود و جبران بازدهی حرارتی طرح های ۵ گانه     129


Abstract

This research considers the wind effects on the thermal deficiency of natural draught dry cooling tower (NDDCT) using the CFD tool. To have a realistic study, the NDDCT of Shazand Powerplant, located in Shazand, Iran, is simulated as the sample cooling tower design points. Considering of Shazand NDDCT model, the mal-effects of local wind were studied against its thermal efficiency. As is known, the thermal efficiency of a NDDCT can be affected by local wind in either its upper (i.e., outlet section) or lower (i.e., the radiator section) parts. In this study, a full study is performed to quantify the mal-effects of local wind on either upper or lower parts of one tower. The results show that a local wind can have different positive and negative influences on both the upper and lower parts of a NDDCT. After such quantifications, four different aerodynamic configurations are proposed at the tower outlet to improve the thermal efficiency of a NDDCT under windy conditions. These four configurations are named upper triangle, upper rook, upper nozzle-diffuser and upper louver. Each of these configurations is simulated at different wind velocities. The achieved results show that all proposed configurations will improve the thermal efficiency of NDDCT. In order to quantify the improvement, two parameters are defined as the improvement and recovery percents. This study shows that the best configuration is the upper louver among the four proposed designs. It is shown that this case performs the highest improvement magnitude at a wind velocity of 5 m/s and the highest recovery value at a wind velocity of 10 m/s.

Key words:Computational Fluid Dynamics. Thermal Powerplant, Natural Draught Dry Cooling Tower, Cooling Tower Aerodynamics, Thermal Efficiency, Local Wind, Radiators


تعداد صفحات فایل : 135

مقطع : کارشناسی ارشد

بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

خرید فایل pdf و سفارش فایل word

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید