雙曲線冷卻塔.doc

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1、雙曲線冷卻塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算與選型(2008-12-1422:20:52)轉(zhuǎn)載標(biāo)簽：雜談分類：天力知識(shí)【OptimizedCalculationandModelSelectionofDoubleCurvedCoolingTowers】?［摘要］目前，火電廠機(jī)組容量不斷增大，其冷卻塔亦向超大型方向發(fā)展。對(duì)冷卻塔結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化可保證冷卻塔設(shè)計(jì)的安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性。冷卻塔優(yōu)化包含熱力選型優(yōu)化和結(jié)構(gòu)本體優(yōu)化，其中熱力選型優(yōu)化包括塔高與淋水面積的選配，塔高主要部位幾何尺寸的相關(guān)比值等；結(jié)構(gòu)本體優(yōu)化包括在合適

2、的荷載組合下，保證熱力選型所確定的冷卻塔主要尺寸、風(fēng)筒幾何尺寸比值、殼底斜率及壁厚等。通過(guò)優(yōu)化計(jì)算，進(jìn)行幾個(gè)較優(yōu)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性的比較，找出安全性、經(jīng)濟(jì)性、合理性最優(yōu)的方案。［關(guān)鍵詞］冷卻塔?結(jié)構(gòu)計(jì)算?設(shè)計(jì)?優(yōu)化??0概論雙曲線逆流式自然通風(fēng)冷卻塔是火力發(fā)電廠循環(huán)水系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的冷卻設(shè)備。隨著電廠機(jī)組容量的不斷增大，冷卻塔的淋水面積和塔高也不斷增大、增高，冷卻塔的結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算和選型顯得十分重要，它是冷卻塔尤其是超大型冷卻塔設(shè)計(jì)的經(jīng)濟(jì)性、合理性和安全性的基本保證。冷卻塔主要由鋼筋混凝土雙曲線旋

3、轉(zhuǎn)薄殼通風(fēng)筒、斜支柱、環(huán)型基礎(chǔ)或倒“T”型基礎(chǔ)(含貯水池)及塔芯淋水裝置組成，詳見(jiàn)圖1。冷卻塔通風(fēng)筒包括下環(huán)梁、筒壁、塔頂剛性環(huán)3部分。下環(huán)梁位于通風(fēng)筒殼體的下端，風(fēng)筒的自重及所承受的其他荷載都通過(guò)下環(huán)梁傳遞給斜支柱，再傳到基礎(chǔ)。筒壁是冷卻塔通風(fēng)筒的主體部分，它是承受以風(fēng)荷載為主的高聳薄殼結(jié)構(gòu)，對(duì)風(fēng)十分敏感。其殼體的形狀、壁厚，必須經(jīng)過(guò)殼體優(yōu)化計(jì)算和曲屈穩(wěn)定來(lái)驗(yàn)算，是優(yōu)化計(jì)算的重要內(nèi)容。塔頂剛性環(huán)位于殼體頂端，是筒殼在頂部的加強(qiáng)箍，它加強(qiáng)了殼體頂部的剛度和穩(wěn)定性。斜支柱為通風(fēng)筒的支撐結(jié)構(gòu)，主要承

4、受自重、風(fēng)荷載和溫度應(yīng)力。斜支柱在空間是雙向傾斜的，按其幾何形狀有“人”字形、“V”字形和“X”字形柱，截面通常有圓形、矩形、八邊形等?；A(chǔ)主要承受斜支柱傳來(lái)的全部荷載，按其結(jié)構(gòu)形式分有環(huán)形基礎(chǔ)(包括倒“T”型基礎(chǔ))和單獨(dú)基礎(chǔ)?；A(chǔ)的沉降對(duì)殼體應(yīng)力的分布影響較大、敏感性強(qiáng)。故斜支柱和基礎(chǔ)在冷卻塔優(yōu)化計(jì)算和設(shè)計(jì)中亦顯得十分重要。1冷卻塔優(yōu)化計(jì)算及選型1.1優(yōu)化目的冷卻塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化是根據(jù)工藝專業(yè)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化的結(jié)果，以及風(fēng)荷載、溫度、塔體自重和施工要求等因素，對(duì)通風(fēng)筒的形狀(包括選用的曲線)、壁厚、塔

5、底傾角、塔頂傾角及人支柱對(duì)數(shù)、直徑、基礎(chǔ)型式和寬度等設(shè)計(jì)參數(shù)以及冷卻塔全部幾何尺寸進(jìn)行優(yōu)化選擇，得出技術(shù)合理及混凝土和鋼筋用量最省的塔型，以保證冷卻塔設(shè)計(jì)的安全、經(jīng)濟(jì)、合理性。1.2冷卻塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化選型冷卻塔結(jié)構(gòu)優(yōu)化選型一般分為2個(gè)階段：(1)在工藝系統(tǒng)優(yōu)化和熱力選型時(shí)，進(jìn)行冷卻結(jié)構(gòu)總體的前期優(yōu)化，即所謂熱力優(yōu)化選型。(2)冷卻塔經(jīng)熱力計(jì)算選型后，應(yīng)對(duì)冷卻塔結(jié)構(gòu)本體進(jìn)行全面優(yōu)化選型，即所謂結(jié)構(gòu)本體優(yōu)化選型。1.2.1熱力優(yōu)化選型應(yīng)根據(jù)循環(huán)水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果確定的各基本技術(shù)參數(shù)、水文氣象、場(chǎng)地地質(zhì)等工程

6、具體條件，選擇技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理的塔體主要尺寸，即塔體應(yīng)是工藝設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)計(jì)算的良好結(jié)合體，具有技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性。一般應(yīng)考慮以下原則：1.2.1.1塔高與淋水面積的合理選配(1)塔芯投資或地基處理費(fèi)用較貴時(shí)，可考慮適當(dāng)減少塔的淋水面積和相應(yīng)提高塔的高度。(2)在大風(fēng)地區(qū)建塔，為了改善結(jié)構(gòu)的受力條件，可考慮適當(dāng)減少塔的高度和增加塔的淋水面積。(3)在地震烈度高的地區(qū)建塔，為了結(jié)構(gòu)的安全并節(jié)省投資，應(yīng)充分考慮地基條件和水塔的淋水面積與塔高之間的關(guān)系，通常采用減少塔高，增加淋水面積的方法。1.2.1.

7、2選取合理的塔筒主要部位幾何尺寸的相關(guān)比值(1)水塔總高度與塔底直徑的比值H/Db這是確定塔筒外形比例的基本比值，根據(jù)優(yōu)化計(jì)算，一般情況下?。篐/Db=1.2～1.4低值用于大風(fēng)地區(qū)；高值用于地基處理費(fèi)用高、塔的單位面積造價(jià)高的塔。(2)進(jìn)風(fēng)口的高度與塔底直徑的比值H1/Db該值直接影響進(jìn)風(fēng)口高度范圍內(nèi)的空氣流態(tài)和空氣動(dòng)力阻力，優(yōu)化計(jì)算時(shí)，該值一般?。篐1/Db=0.08～0.09(3)Da/Db和Ha/H值Da/Db即喉部直徑與塔底直徑的比值，Ha/H為喉部高度與塔總高之比。這2個(gè)比值主要影響

8、塔筒出口直徑D0。Da/Db增大，Ha/H減小，會(huì)使D0增大，有利于減小出口阻力，但會(huì)加大塔筒鋼筋混凝土用量和子午向應(yīng)力，同時(shí)也會(huì)干擾塔頂氣流流態(tài)，影響冷卻效率，一般常用比值為：Da/Db=0.5～0.6Ha/H=0.7～0.81.2.1.3在本階段中，必須遵循供水系統(tǒng)優(yōu)化結(jié)果，以保證冷卻塔的冷卻效率。熱力選型中確定的塔體尺寸必須再經(jīng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化計(jì)算反饋給工藝專業(yè)，再經(jīng)熱力計(jì)算定型。1.2.2結(jié)構(gòu)本體優(yōu)化選型在這一階段應(yīng)根據(jù)冷卻塔熱力選型的計(jì)算結(jié)果，對(duì)冷卻塔結(jié)構(gòu)本體的全部幾何尺寸進(jìn)行優(yōu)化選擇，從結(jié)構(gòu)