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冷却塔是电厂重要的冷端设备,其正常运行是保证电厂机组安全经济运行的重要条件。由于我国北方地区冬季气温较低,风速较高,冷却塔普遍存在结冰问题,必须采取一定的防冻措施。本文运用FLUENT软件模拟分析了600MW机组自然通风湿式逆流冷却塔在不同环境温度和横向风速下,未采用任何防冻措施时的塔内空气温度场和速度场以及水滴最低温度的变化规律,在此基础上进一步模拟分析了冷却塔在加装不同层数挡风板后塔内水滴最低温度的变化,得到防止冷却塔结冰的最佳挡风板层数。同时对另一种防冻措施,采用热水环喷热水的防冻效果进行模拟分析,验证了此防冻措施能够在一些环境条件下有效防止冷却塔结冰但具有一定局限性。具体计算结果表明:(1)冷却塔内空气温度场和速度场在无横向风环境条件下均呈现出轴对称分布。当横向风速较小(小于4m/s)时,塔内空气温度场的高温区域由塔中心向背风侧有一定程度的偏移;而随着横向风速的增加(大于4m/s),塔内空气温度场的高温区域偏移到向风侧。同时随着风速的变化,塔内水滴最低温度呈现出先升高后降低的趋势,并在临界风速(所选定模拟工况下为4m/s)时达到最大值。而当横向风速一定时,塔内水滴最低温度随环境温度的降低呈下降趋势。(2)通过模拟分析冷却塔在不同环境条件下采用挡风板防冻措施后的防冻效果,可以得出随着环境温度的降低,在进风口处加装的挡风板层数也随之增多。当环境温度一定时,随着横向风速的增大,加装挡风板的层数呈现出先减少后增多的变化趋势,在4m/s时加装挡风板的层数最少。(3)通过模拟分析冷却塔在不同环境条件下采用热水环防冻措施后的防冻效果,可以得出热水环在冬季防冻应用中具有一定的局限性。当环境温度降到一定程度时,单独使用热水环不仅起不到防结冰的作用,反而会加剧冷却塔的结冰。对冷却塔在不同环境条件下分别采用挡风板和热水环两种防冻措施的防冻效果进行了对比分析,得出了不同环境下应当采用的最佳防冻措施。因此,运用数值模拟技术对冷却塔进行防冻研究,能够为冷却塔冬季安全经济运行提供重要的参考依据。