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    分析事例 ∶ 冷却塔热流动分析
1.分析目的
  关于建筑设备的热流动机器的特性跟样子有很多不明点。冷却塔虽是这其中的一员,但是经由详细地设定冷却塔各区间的构造、流动条件及热条件的话,是有可能正确呈现热流动状态的。在本分析里,为了在冬季里预测大型八个连续区间的白烟发生现象, 考虑外部风与湿度(水蒸气移动)进行热流动分析。
 
2.解析模型
  分析用的格子数为190×82×45=701100。为了尽可能详细呈现冷却塔各区间的构造,可以设定成以下的状况。外面来的风从区间的下面进入,产生热交流之后,通过风扇以高温多湿的空气经由区间的上部被排出。为了能够详细再现周围的速度分布,以离建筑物近的格子比较细,离建筑物远的格子比较粗的方法来制作。此外,冷却塔的周围及距离,还有与天空面的距离,也都预留了相当大的空间,重现了与使用境界层风洞做成的模型试验之相同的条件。風速條件適用了べき乗則,與實際狀況非常接近。
 
3.解析结果
   在这里,先考虑白烟发生的激烈情况,以在冬天,北风风向与八个区间为一直线的分析结果为例。其它,往区间的直线方向的垂直风向及对角风向的状况也一并分析。
  各区间的吐出口,因为要能看见外部风而产生的螺旋纹路,从风扇排出的高温空气并非都是相同的。此外,比起直接接触外部风(0度)的向风侧区间,下侧的区间所排出的高温空气上升到高的位置。在这里,根据从区间开始的热移动与水蒸气的移流扩散的仿真,可得知冷却塔上方及后方的空间的湿度分布并以三次元的方式表现。
 
 
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分析模型图(从风向的斜上方俯瞰)
分析模型图(从风向的斜上方俯瞰)

空气进入口附近的速度分布与向量网点图
空气进入口附近的速度分布与向量网点图

中心部的温度分布与向量网点图
中心部的温度分布与向量网点图

     

中心部的速度分布+矢量鸟瞰图

可以了解各区间下方空气的进入状态与风扇上方高温空气的排出状况。

  中心部的速度分布+矢量鸟瞰图
     

温度量立体图
(10℃等值方面三次元透视)

用来了解在平面图上无法了解的温度分布在区间上方扩散的状态。从各区间开始的热流干涉状态也可一目了然。

  温度量立体图(10℃等值方面三次元透视)
     

温度量立体图
(100%相对湿度等值面三次元透视:从对角风向俯瞰)

根据水蒸气的移留计算,求得空间内的绝对湿度(kg/m3)。考虑密度再计算绝对温度。已从温度分布求得的饱和湿度为准判断相对湿度。可求得与温度分布相差甚大的三次元分布。

  温度量立体图(100%相对湿度等值面三次元透视:从对角风向俯瞰)
     

温度量立体图
(100%相对湿度等值面三次元透视:从顺风处俯瞰)

区间所排出的高温多湿空气,相对湿度高于100%还伴随着白烟。但是,因为外部的冷空气,排出的空气被稀释了。因此饱和湿度虽然下降,绝对湿度下降的更多,相对湿度会低于100%,因此白烟会消失。

  温度量立体图(100%相对湿度等值面三次元透视:从顺风处俯瞰)
     

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