環境風對直接空冷凝汽器換熱影響的研究

彭 剛

（哈爾濱空調股份有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

隨著世界空冷技術的快速發展和科研水平的不斷提高，國內外很多學者針對在應用過程中產生的問題進行了研究，找出橫向風對直接空冷凝汽器換熱性能的不利影響，通過各種實驗與實踐得出環境風對于換熱影響的因素可分為很多方面，并提出一定的改善方式，利用擋風墻、防風網、導流裝置等輔助作用，完善空冷凝汽器的換熱作用，在生產生活中起到應有的作用。

一、環境風對直接空冷凝汽器換熱的影響

隨著空冷凝汽器的廣泛應用，其在使用過程中產生的問題得到了很多學者的關注，根據之前學者的研究成果來看，環境風對直接空冷凝汽器換熱的影響主要表現在橫向風與空冷島結構兩個方面上。

首先，我們先來看一下橫向風對直接空冷凝汽器換熱的影響。根據長久的經驗與實驗表明，空冷系統對橫向風的阻礙作用，在很大程度上改變了流動的速度和方向，會造成周圍流場的變化，無風的條件下氣流分布較為均勻，空冷凝汽器可以正常運作，一旦有橫向風出現時，就會因為氣流分布的不均勻造成風機進氣量的減少，流場變化嚴重進而影響換熱功能。

一般來說，針對橫向風對換熱的影響我們將其分為風速影響與風向的影響，且兩者是同時存在的。在風速方面，當空冷凝汽器在運作過程中遇到橫向風時，由于風機抽吸造成負壓區難以使空氣垂直向上流動，一旦風向發生改變，就會影響風機入口的風量，嚴重了導致換熱能力的減弱，受到橫向風影響越大，空冷凝汽器的換熱功能就越低，并且越來越嚴重。另外，對于橫向風的風向影響而言，當風向為前方時，由于建筑物的遮擋作用會造成空冷凝汽器風機吸風量的減少，熱風回流作用導致風機入口氣流的溫度升高；當風向為后向時，因為沒有建筑物的遮擋，才能進一步的改善直接空冷凝汽器的換熱狀況。

另外，是直接空冷凝汽器整體結構對換熱功能的影響。在橫向風的風速與風向兩個方面保持良好的狀態下，空冷結構中的平臺高度、間距以及擋風墻高度會直接影響換熱功能的使用。受到橫向風的影響，當流場發生一定的變化時，會出現不同風速，會影響到平臺的高度和距離，導致風機入口氣流角度的不平衡，造成凝汽器進氣量的減少，對換熱功能產生不利的影響，降低直接空冷凝汽器的換熱效率。在平臺間距方面，增大距離，在橫向風出現時可以削弱熱風回流對其換熱功能的不利影響；同時，設置擋風墻可以有效緩解橫向風作用下的氣流偏移現象，在適當的高度下換熱效率會隨之提高，但是，高度不應過高，否則就會產生反作用力，降低換熱效率。

二、改善環境風對直接空冷凝汽器換熱的影響

根據環境風對直接空冷凝汽器換熱影響的研究，主要原因是橫向風與凝汽器構件的影響，針對出現的問題，我們探討一些處理的方式方法，盡量減少影響，充分發揮直接空冷凝汽器的換熱作用。

1 對直接空冷凝汽器加裝防風網

由于橫向風風速與風向對直接空冷凝汽器換熱作用的影響，我們考慮對其加裝一種多孔防風網，進一步穩定流場的變化程度，保證溫度與透氣性的良好。首先，這種特殊的防風網可以有效的阻礙橫向風的吹入，對來流中較大的風力進行過濾作用，并應用網狀結構的摩擦功能，對來流進行分割減弱，這樣進入內部的平均風速就會降下來，穩定了空冷凝汽器換熱過程中的流場，減少影響。

另外，防風網的加裝，有效的彌補了擋風墻出現的不足現象，有利于減少橫向風對空冷換熱的不利影響。多孔防風網安裝后，進一步緩解了橫向風的風速，起到過濾作用，保證風機入口空氣的穩定流暢，促進空冷凝汽器換熱效率提升。但是，對于防風網的加裝對高度和開孔率有一定的要求，這點需要特別注意。一般在安裝時，防風網會在擋風墻的下沿位置，通過裝置固定上，才能起到一定的作用，同時防風網開孔率的選擇是直接影響防風效果，在加裝時還要考慮防風網的使用壽命，可及時更換，以保證防風效果，保證直接空冷凝汽器正常換熱。

2 對直接空冷凝汽器加裝擋風墻

在很早以前，就有研究人員提出在空冷系統上擋風墻的基礎之上加裝下擋風墻，兩者同時作用，才能更有效的達到改善環境風影響的目的。加裝的下擋風墻在遇到較強風速的環境風時，會有防止壓回的熱空氣重新被風機吸入，弱化進入風機空氣的高溫，保持運作的穩定性，改善換熱器換熱性能，提高運作效率。但是，通過實驗證明發現，雖然下擋風墻對風機回流造成的不利影響產生一定的緩解作用，也同時阻礙了一般空氣的正常進入，嚴重影響了風機出力，以及所需橫向風的流通面積，根據這種情況的發生，在系統應用中可以加裝曲面擋風墻，既可以對橫向風進行導流作用，還可以對橫向風增大造成的風機出力低起到有效的改善作用。

3 對直接空冷凝汽器加裝導流裝置

根據橫向風出現對換熱效率的不良影響，我們可以從空冷凝汽器構件方面出發，加裝導流裝置，改善橫向風的風向，減少不利因素，促使風機正常運作，促進直接空冷凝汽器正常換熱功能，提高換熱效率。在安裝時，導流裝置需要按照一定的角度進行，在環境風風速較強的情況下，運用導流作用，將進入風機的風量保持在一定的穩定值內，有效的起到削弱橫向風不利影響的作用，促進空冷單元的換熱作用。

但是，只是依靠導流裝置的作用，還不是最完善的方式。導流裝置可以有效的改善前排風機的處理情況，卻無法作用于后排風機的運作，甚至造成不利影響。橫向風一旦風速有較大的變化，當通過導流裝置時，導致后排風機受風面積小，空氣量減少，進而影響整體的換熱性能。因此，在此基礎上，我們可以設想將導流裝置用導流網的方式進行替換，安裝于擋風墻的下方。此種方法雖然沒有應用于實際系統運作中，但是通過試驗，導流網的增設不僅僅可以改善橫向風的風向，不會影響下游空冷單元的進風量，還能有效的緩解橫向風的風速，對于改善環境風對直接空冷凝汽器換熱影響有非常好的效果。

[1]丁振宇，等.環境風對直接空冷島換熱的影響[J].汽輪機技術，2011.

[2]楊立軍，等.風場影響下直接空冷系統熱風回流率的空間分布特性[J].工程熱物理學報，2011.