试验模型与系统分析

1.整体模型

本书研究的试验模型根据国电电力大同发电有限责任公司第二发电厂直接空冷系统，按照1∶120的比例进行缩比。主厂房、汽轮机房等作为影响空冷散热器散热效果的物体，由于均是长方体，在保证几何相似的前提下，采用有机玻璃黏合而成；空冷塔的外形按照几何比尺进行缩比，塔架为钢结构；空冷塔支柱中外围4根、中间2根采用钢管，其余支柱则采用有机玻璃管制成，同时为了保证试验吹风时模型不会移动，主厂房和空冷塔均固定在直径为2000mm、厚度为10mm的圆形钢板上，圆形钢板则固定在风洞的转盘上与转盘同步转动，图3.1给出风洞试验段主厂房、空冷塔布置图。

图3.1　风洞模型试验段厂房和空冷塔布置图

2.翅片管束

翅片管束为圆钢管外套铝矩形翅片，模型翅片管束、蒸汽分配管与凝结水管均采用锡焊焊接在一起，并且模型制作时要满足风吹过翅片的流量相似，即满足

式中　Ap、Am——原型与模型的迎风面积。

图3.2给出本次模型试验翅片示意图，同时，每列7个散热单元均由隔片隔开，从而消除了单元间的相互影响。

由于实际蒸汽分配管以及翅片管束内的蒸汽流速相等，因此蒸汽分配管采用变管径的方式来确保各管束的流速相等。试验中蒸汽分配管分别采用内径为22.3mm和12mm的钢管连接而成，以确保每个翅片管束内热水的流速相等。

图3.2　模型试验空冷塔翅片

3.风机的选择

（1）风机流量。试验中必须保持风机的动量相似，由原型与模型的速度三角形相似可得

式中　vp、vm——原型、模型轴向速度；

vrp、vrm——原型、模型周向速度。由于周向速度

于是

式中　np、nm——原型、模型风机转速。

速度比尺为

流量比尺为

因此可以通过选择模型风机的转速，来选择模型风机的流量。(www.xing528.com)

（2）风机进、出口压差。

压力比尺为

由于

则

因此可以通过选择模型的转速、模型试验的空气密度，确定模型风机的压差。

（3）模型风机轴功率。

式中　q——风机流量；

P——风机的扬程（压差）；

η——风机的效率。

由于

如设原型和模型风机的效率相等，即ηm=ηp，则有

将流量比尺和压差比尺代入式（3.12）中，得到

由此可以计算模型风机轴功率。

由上面风机流量、风机进、出口压差以及风机轴功率的计算，即可选择合适的模型试验风机。表3.1给出试验选择模型风机的参数，图3.3给出了本次模型试验选择的风机图。

表3.1　模型风机选择参数

图3.3　模型试验风机示意图（单位：mm）