Разработка плана численного исследования. Этапы построения трехмерной модели башенной градирни, страница 6

На ниже приведенных рисунках представлен этап установки параметров расчета (стен, входных и выходных локаций).

Рисунок 7.17 – Установка локации «стены»

Рисунок 7.18 – Установка локаций входов и выходов потоков

Результаты расчета приведены ниже, на рисунках 7.19, 7.20, 7.21, 7.22, 7.23  и 7.24, из которых видно, что наилучшее и равномерное отделение потока наблюдается при углах 40˚ и 45˚.

Установка воздуходувных окон под нулевым углом и при естественной тяге желанного эффекта не принесла. Однако оказалось возможным отделить поток теплого воздуха от стен путем принудительного нагнетания воздуха, однако это влечет за собой дополнительные затраты энергии.

Рисунок 7.19 – Угол наклона окон 0˚

На следующих рисунках представлены результаты исследования процессов теплообмена в градирне только при естественной тяге в воздуховодах, расположенных на высоте 65 м, под различными углами.

Рисунок 7.20  -  окна с углом наклона 40˚

Рисунок 7.21  -  окна с углом наклона 45˚

Рисунок 7.22 -  окна с углом наклона 50˚

Рисунок 7.23 -  окна с углом наклона 60˚

Рисунок 7.24  -  окна с углом наклона 70˚

На основе полученных результатов можно построить зависимость протяженности отделения теплого воздуха от стен градирни в зависимости от угла наклона окон. Данная зависимость представлена на рисунке 7.25 в виде графика:

Рисунок 7.25  – График зависимости протяженности отделения от угла наклона окон

Из графика видно, что наибольшее отделение потоков происходит при угле наклона окон равном 45˚, т.к. на остальных углах происходит «прилипание» теплого воздуха к стенкам градирни вновь. Поэтому для дальнейших исследований будет применена именно эта форма окна.

Помимо модели модернизированной градирни с 12 воздуховодами, также был построен и исследован вариант использования единого воздуховода, расположенного по периметру градирни. Результаты расчета получились аналогичными, однако отделение потоков при таком конструктивном решении оказалось более полным. Это достигается тем, что воздух окружающей среды подается по всему периметру стен градирни. Высота и угол расположения окон остались прежними – 65 м. и 45˚ соответственно. Трехмерная и конечно-элементная модель градирни с круговым воздуховодом представлены на рисунке 7.26.

Рисунок 7.26 – Трехмерная модель градирни с круговым воздуховодом

Рисунок 7.27 – Конечно-элементная модель градирни с круговым воздуховодом

Рисунок 7.28  – Конечно-элементная модель градирни с круговым воздуховодом

Рисунок 7.29 – Конечно-элементная модель градирни с круговым воздуховодом

Следующим этапом исследования является определение высоты расположения воздуходувных окон, обеспечивающей длительное отделение потока теплого воздуха от стен.  Ранее было выяснено, что высота, в которой начинается контакт теплого воздуха со стенкой, составляет 50 м, поэтому для дальнейшего исследования процессов теплообмена в градирне были построены модели трех типов, отличающихся высотой расположения окон. А именно с высотой окна 50 м, 55 м, 60 м. Что же касается высоты 65 метров, то эта модель была рассчитана в предыдущем эксперименте.

Результаты численного исследования моделей представлены на рисунках 7.30, 7.31 и 7.32.

Рисунок 7.30 – Установка воздуховодов на высоте 50 м

Рисунок 7.31 – Установка воздуховодов на высоте 55 м

Рисунок 7.32 – Установка воздуховодов на высоте 60 м

Исходя из полученных результатов, можно сделать вывод, что, чем меньше высота расположения окон, тем менее эффективно отделение потоков теплого воздуха от стен. Результаты представлены в следующей зависимости, рисунок 7.33.

Рисунок 7.33 – Зависимость отделения теплого воздуха от стен, при различных высотах расположения окон.