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热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

发表时间: 2020-05-07 09:48:10

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在经过热电厂时,我们一定见过这样细腰型的高大建筑(如下图),通常上方会冒着白烟(实际是水蒸气),很多人以为这是烟囱。实际上这是发电厂用来给水冷却的冷却塔,现在常见的就是双曲线冷却塔,是一种自然通风式冷却塔。

在经过热电厂时,我们一定见过这样细腰型的高大建筑(如下图),通常上方会冒着白烟(实际是水蒸气),很多人以为这是烟囱。实际上这是发电厂用来给水冷却的冷却塔,现在常见的就是双曲线冷却塔,是一种自然通风式冷却塔。

热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

双曲线冷却塔


什么是双曲线冷却塔

因为其外形类似于数学图形内的双曲线图形,因此此类塔通常称之为双曲线冷却塔。不知道大家对下面的数学题目是否熟悉呢?

热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

来源:高二数学 人教版 选修2-1

其实在早期的时候,发电厂的冷却塔并不是双曲线形的,而是有各种各样的形状,比如直筒型、八边型等。荷兰以为教授在1915年***次设计了双曲面型冷却塔,而后随着大型火电站的发展,这种双曲面型的冷却塔迅速流行。为什么这种形状的冷却塔会迅速流行呢?我们后面再讲。

热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

早期的冷却塔

冷却塔作用及工作过程

要说冷却塔的作用,我们需要先讲一下火力发电厂的工作流程。

燃料送到电厂后,经过筛选输送到锅炉燃烧,锅炉被加热后,锅炉内的水变成了高温水蒸气。水蒸气通过管道被输送到汽轮机,推动汽轮机旋转作功,发电机与汽轮机通过联轴器相连,从而带动发电机发电。而经过汽轮机作过功的水蒸气则被送入到凝汽器,被冷却水冷却凝结成水。一部分则被加压输送到附近小区进行供热。热电厂需要大量的冷却水来给机组降温。而冷却塔就是为此提供冷却水的。

热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

电厂工作流程

热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

热电厂工作流程

冷却塔底边直径一般在65到120米,高度在75到150米。其由3部分组成,分别为下环梁、筒壁、塔顶刚性环。下梁环在风筒下部,所有载荷通过下梁环传递给斜支撑。筒壁则是冷却塔的主体部分,其形状及壁厚经过优化计算确定。而塔顶刚性环则是筒壳的加强箍。在塔底部设有约2米深的集水池。在筒壁下部设有配水槽和淋水装置。

热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

双曲线冷却塔工作过程

冷却塔塔身比较高,容易形成烟窗效应(烟窗效应:户内空气沿着有垂直坡度的空间上升或者下降,造成空气加强对流的现象,当烟囱变窄时,气流会加速),由于上下空气压差,就会有风从塔底进入塔顶流出。从凝汽器中出来的热水被输送到冷却塔中部的配水槽处,热水被喷射成水滴状。水滴下落的过程中,冷风上升,在此过程中将热水冷却。上升的水汽从上口冒出,就是我们看到的白色水雾。冷却水低落到集水池内,被重新输送到凝汽器内,循环利用。

为什么是双曲线型呢?

从结构上讲,双曲线型结构更坚固。在此处,我们要先讲一下伯努利效应,即边界层表面效应,科学家伯努利通过无数次试验验证得出结论:流体速度大的地方压强小,流速小的地方压强大。例如我们在等待火车时,要站在黄线以外。因为越靠近火车的地方,气体速度越大,而远的地方流速小,这就形成了一个压强差,离得太近的话,则有可能被火车吸走。再讲回双曲线结构,因为靠近筒壁的位置空气流速要比中心慢,这样就会产生一个向内的拉力。这样筒身就容易被破坏。而曲面结构可以增加结构和强度。

从经济方面考虑,双曲面结构更容易建造。双曲面其实是一种直纹曲面,是通过直线连续运动形成的。利用这个特质,双曲面结构只利用直梁就可以建造,而直梁更容易建造。


热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

双曲面


热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

冷却塔建造

从效果上讲,双曲线型更容易使空气流通。底部直径***,可以***限度的是冷空气进入。而达到最细部门时,由于管径变小,空气流速加快,可以尽快带走热量。而到达顶部后,管径变大,大量的热气在此处压力减小,将热量释放,形成白色的水蒸气。

热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型

编辑:直观机械 ***于今日头条

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热电厂冷却塔有什么用?为什么都是双曲线型
在经过热电厂时,我们一定见过这样细腰型的高大建筑(如下图),通常上方会冒着白烟(实际是水蒸气),很多人以为这是烟囱。实际上这是发电厂用来给水冷却的冷却塔,现在常见的就是双曲线冷却塔,是一种自然通风式冷却塔。
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