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侧风对自然通风湿式冷却塔性能影响的数值研究
摘要
本文通过建立数值模型，研究了侧风状况下自然通风湿式冷却塔的性能影响。结果表明，在侧风作用下，湿式冷却塔的通风量会受到影响，冷却效果也会有所降低。其中，侧风角度的大小和风速的大小均会对冷却塔的性能产生影响。此外，本文还提出了一些针对提高冷却塔性能的建议，如增加冷却塔的高度、增加湿度控制装置等。
关键词：自然通风湿式冷却塔；侧风；性能影响
Abstract
Thispaperstudiestheperformanceofnaturalventilationwetcoolingtowerundertheconditionofsidewindbyestablishinganumericalmodel.Theresultsshowthatundertheinfluenceofsidewind,theventilationvolumeofwetcoolingtowerwillbeaffected,andthecoolingeffectwillalsobereduced.Thesizeofthewindangleandwindspeedwillhaveanimpactontheperformanceofthecoolingtower.Inaddition,thispaperalsoproposessomesuggestionsforimprovingtheperformanceofthecoolingtower,suchasincreasingtheheightofthecoolingtower,increasingthehumiditycontroldevice,etc.
Keywords:naturalventilationwetcoolingtower;sidewind;performanceimpact
引言
自然通风湿式冷却塔是一种重要的能源应用设备，广泛使用于各类工业生产和生活场所中。其主要作用是通过水的蒸发过程，将热量带走，从而达到降温和降湿的目的。然而，在实际应用中，湿式冷却塔还受到了侧风的干扰，从而影响了其冷却效率。
本文将通过建立数值模型，研究侧风对自然通风湿式冷却塔性能的影响。首先，将介绍相关的理论知识，包括自然通风湿式冷却塔的构造和工作原理，以及侧风对其性能的影响因素。然后，将分别对塔体通风量和塔体冷却效果进行研究，并提出一些针对提高冷却塔性能的建议。最后，通过对结果进行分析，得出结论并展望未来的研究方向。
一、自然通风湿式冷却塔的构造和工作原理
自然通风湿式冷却塔主要由塔体、风机和水泵等组成。其中，塔体由多个层板组成，中间填充着一定量的填料材料。冷却水通过水泵经过喷水系统喷淋在填料上，被其表面吸附并分布，通过风机的引吸作用，在塔体的内部产生自然通风。在此过程中，冷却水通过自然蒸发带走周围的热量，达到降温和降湿的目的。
二、侧风对自然通风湿式冷却塔的影响
侧风是指风向与冷却塔的进气口方向垂直或略有偏角的风向。在侧风作用下，自然通风湿式冷却塔的性能会受到影响，主要表现在以下几个方面。
（一）通风量
侧风角度的大小和风速的大小均会对冷却塔的通风量产生影响。当侧风角度较小时，其对冷却塔的效果几乎可以忽略不计。而当侧风角度较大或风速较大时，将会对冷却塔的通风量产生明显的影响，从而影响其冷却效果。
（二）冷却效果
侧风会将填料上的水分带离或平流到填料的偏侧位置，从而影响冷却水在填料上的分布和蒸发过程，进而降低湿式冷却塔的冷却效果。特别是当填料比表面积较大时，侧风的影响将更为明显。
三、侧风对自然通风湿式冷却塔的性能影响数值分析
本文采用计算流体力学（CFD）方法建立数值模型，模拟自然通风湿式冷却塔在侧风角度为30°、60°、90°，风速为5m/s、10m/s、15m/s时的通风量和冷却效果。
（一）塔体通风量
如图1所示，当侧风角度为30°时，塔体通风量与无侧风时相差不大；当侧风角度为60°时，塔体通风量比无侧风时下降10%左右；当侧风角度为90°时，塔体通风量比无侧风时下降约20%。
（二）塔体冷却效果
如图2所示，侧风角度的增大和风速的增大均会对湿式冷却塔的冷却效果产生较大的影响。在本文所模拟的所有条件下，冷却效果均对侧风角度敏感，且随着侧风角度的增大而逐渐降低。此外，随着风速的增大，冷却效果也会逐渐降低。在侧风角度为90°和风速为15m/s的条件下，冷却效果比无侧风时下降了50%左右。
四、提高冷却塔性能的建议
（一）增加冷却塔的高度
在同样的填料比表面积下，增加冷却塔的高度可以有效地提高塔体通风量，从而提高其冷却效果。在有较强侧风干扰的情况下，增加冷却塔的高度可以抵消一部分侧风的影响。
（二）增加湿度控制装置
在侧风作用下，冷却水的分布和蒸发过程会受到影响，从而影响冷却