[發(fā)明專利]一種計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210207922.0
• 申請日: 2012-06-19
• 公開（公告）號: CN102799762A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李奇;王東海;侯燕鴻;呂志峰;趙云馳;楊若冰;劉新建;李鳳菊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國核電工程有限公司
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 北京天悅專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11311
• 代理人: 田明;任曉航

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于評估電廠冷卻塔對環(huán)境影響的方法，具體涉及一種確定冷卻塔霧羽的軌跡、范圍的方法。

背景技術(shù)

對于內(nèi)陸核電廠址，常規(guī)島循環(huán)冷卻散熱系統(tǒng)常采用冷卻塔循環(huán)冷卻方案。《核電廠環(huán)境影響報告書》中第五章要求評價散熱系統(tǒng)運行對周圍環(huán)境的影響。評價冷卻塔對環(huán)境影響的主要包括冷卻塔出口逸出的濕熱氣流（霧羽）在空氣中的飄移擴(kuò)散。

濕熱氣流中的水滴灑落在周圍相當(dāng)范圍的環(huán)境中，會產(chǎn)生各種危害。例如，60萬千萬機組的循環(huán)水冷卻塔一般達(dá)到150米高，上出口直徑也達(dá)120米左右，形成的巨大濕熱氣流在空中可達(dá)數(shù)百米，遮擋陽光在地面形成陰影，飄滴沉降到地面形成降水，冬季容易結(jié)冰，有的海水冷卻塔霧羽含有的鹽份沉積，損害周圍農(nóng)作物，影響周圍居民生活等。

目前，國內(nèi)尚未有科學(xué)的方法來計算模擬冷卻塔霧羽的方法及手段。本方法采用數(shù)學(xué)統(tǒng)計學(xué)原理，通過數(shù)學(xué)模型方法評價長期（一年或一季度）冷卻塔出口的濕熱氣流，用頻率表示在不同方向、不同距離上周圍環(huán)境的累積影響程度。此方法是針對電廠濕式冷卻塔的專業(yè)評價方法，在國內(nèi)處于領(lǐng)先地位。由于氣象條件、冷卻塔運行的實時變化性，以及霧羽的水氣兩相流的特點，如果不采用本方法評價霧羽，無法準(zhǔn)確評價電廠冷卻塔霧羽飄移擴(kuò)散的年度、季度影響范圍、程度，無法真正評價冷卻塔對周圍環(huán)境的影響。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種冷卻塔出口濕熱氣流形成的霧羽狀態(tài)的計算方法，該計算方法能夠得出冷卻塔霧羽在各個方向上擴(kuò)散的長度、高度，并且還能夠評價電廠冷卻塔霧羽飄移擴(kuò)散的年度、季度影響范圍、程度。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，包括如下步驟：

（1）確定冷卻塔塔型、尺寸及氣象數(shù)據(jù)；

（2）確定冷卻塔出口霧羽水蒸汽和外界空氣的混合情況；霧羽水蒸汽和外界空氣的混合情況通過挾帶率分?jǐn)?shù)、挾帶速度來表示，所述的水蒸汽和空氣的總水量是守恒的；

（3）利用質(zhì)量、動量、能量的守恒定律建立耦合非線性方程組，求得霧羽的數(shù)據(jù)參數(shù)，并進(jìn)一步求得霧羽挾帶空氣的形式；

（4）計算尾流產(chǎn)生的拖拽力對霧羽的影響；

（5）利用等效高斯剖面通量來確定可見霧羽的半徑，具體方法為：根據(jù)熱焓通量求得霧羽溫度，再確定不同溫度下，霧羽不同半徑處的外界空氣和水蒸汽的混合率，在霧羽橫截面的混合率達(dá)到完全飽和時，為可見霧羽的半徑；

（6）判斷霧羽中空氣的占比率是否達(dá)到100%，如果否，則返回步驟（2）；如果是，則表示霧羽結(jié)束。

進(jìn)一步，如上所述的計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，其中，步驟（2）中所述的挾帶率分?jǐn)?shù)、挾帶速度由如下公式定義：

dΨmds=μΨm]]>

μ=2Rρaρp‾UeV]]>

上述公式中，Ψ_m為霧羽橫截面的質(zhì)量通量，s為霧羽中軸線到塔出口平面的距離，μ為挾帶率分?jǐn)?shù)，R為霧羽的溫度從中心計算的半徑，ρ_a為霧羽外界空氣在動量半徑上的密度，為霧羽空氣在動量半徑上的平均密度，U_e為挾帶速度，V為霧羽總速度。

進(jìn)一步，如上所述的計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，其中，步驟（3）中利用質(zhì)量、動量、能量的守恒定律建立的耦合非線性方程組包括：