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海上升压站设备冷却技术研究

作　者: 史磊
导　师: 刘金平
学　校: 华南理工大学
专　业: 动力工程
关键词: 海上风电升压站降温空调仿真热管
分类号: TU831.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

广东省是我国沿海经济发达地区，对能源的需求量很大，但广东省又是一个一次能源缺乏的省份，在近海开发建设海上风电场，就近接入沿海电力负荷中心，可有效补充我省经济发展的电力缺口，同时，海上风电作为新兴的可再生能源供应形式，可有效减少对化石能源的消耗，减少污染排放。根据《广东省海上风电场工程规划》我省海上风电资源丰富，电网消纳条件好，将成为快速增长的可再生能源供给方式。欧州海上风电的开发虽然已有十多年的历史，但由于海域自然条件不同，开发经验也无法完全适应我国海域。广东海域亚热带的特殊气象及气候条件及盐雾、高温、高湿度、台风等不利因素的影响，会对海上风电的开发利用造成很大困难。研究及解决广东海域海上风电开发建设的工程难题，提高海上风电系统的可靠性和降低建设及运维成本，具有现实意义。海上升压站是海上风电场电力外送的重要设施，其安全稳定运行是海上风电场安全运行的重要保障。海上风电场升压站内的变压器、配电装置以及控制、保护和辅助电气系统等设备在运行工作时会散发大量热量，研究海上升压站通风及空调冷却方式，找到可靠性好、运行经济性好的方案对海上风电场降低运行检修成本意义重大。本文根据传热学理论、热力学理论、制冷技术理论、空调技术理论和美国国家标准局的制冷剂物性数据库REFPROPVer.9.0及沿海水文气象资料，应用最优化技术，计算机仿真技术，研究设备运行散热负荷，升压站机房围护结构特性，并采用集总参数法的模型机理，建立空调机理论制冷循环性能的计算模型（压缩机性能模型、蒸发器性能模型、风冷冷凝器性能模型），参考典型风冷式空调机性能特性，对理论计算模型进行修正。研究内容包括：1)建立基于集总参数法的制冷空调机的仿真；2)研究不同环境下对风冷及水冷空调制冷系统性能变化；3)研究热管换热器的适用性；4)研究盐雾腐蚀等因素导致风冷冷凝器空气侧换热热阻增大对冷凝器性能及空调机性能的影响；5)根据以上研究提出适应全年工况的优化空调冷却方案，并进行分析。根据以上研究成果，对风冷及水冷空调制冷方案进行选择、对热管散热方案适应性取得分析结论、对散热器及外露部件防腐蚀材质选择提出建议，提出组合优化的海上升压站通风、制冷设计方案。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
目录  9-12
第一章绪论  12-16
  1.1 研究背景和意义  12
  1.2 海上风电场升压站暖通专业国内外研究现状  12-15
  1.3 研究依据、原则和内容  15-16
    1.3.1 遵循的依据和原则  15
    1.3.2 研究内容和研究方案  15
    1.3.3 研究方案  15-16
第二章制冷空调的计算机仿真  16-37
  2.1 翅片管蒸发器流动与换热的仿真  16-23
    2.1.1 空气侧流动和传热的计算  16-19
    2.1.2 制冷剂侧蒸发传热和流动的计算  19-21
    2.1.3 蒸发器稳态仿真  21-23
  2.2 翅片管冷凝器流动与换热仿真  23-28
    2.2.1 空气侧流动和传热的计算  23-25
    2.2.2 制冷剂侧冷凝流动和传热的计算  25
    2.2.3 冷凝器稳态仿真  25-28
  2.3 水冷式冷凝器流动与换热仿真  28-32
    2.3.1 基本原理  28
    2.3.2 冷凝器换热系数计算  28-30
    2.3.3 水冷管壳式冷凝器仿真  30-32
  2.4 压缩机的仿真模型  32-34
    2.4.1 计算制冷剂流量  33-34
    2.4.2 计算压缩机功率  34
    2.4.3 计算排气温度  34
  2.5 风冷式空调机性能计算流程  34-35
  2.6 水冷式空调机性能计算模型  35-37
第三章环境变化对风冷和水冷空调机组性能的影响  37-45
  3.1 环境参数  37-39
    3.1.1 气象参数  37-39
    3.1.2 水文参数  39
  3.2 计算参数  39-41
  3.3 换热器结构参数  41-42
  3.4 计算结果  42-45
    3.4.1 不同室工况下风冷机组和水冷机组性能对比  42-43
    3.4.2 环境工况对风冷空调机运行参数的影响  43-45
第四章热管换热器在室外低温环境下的应用  45-49
  4.1 热管换热器概述  45-47
    4.1.1 热管及其工作原理  45-47
  4.2 热管的传热计算  47-49
第五章盐雾高温环境下的防腐蚀特性实验研究  49-56
  5.1 铝翅片风冷冷凝器腐蚀特性  49-50
    5.1.1 参考实验介绍  49-50
  5.2 全铜风冷冷凝器的防腐蚀特性  50-54
    5.2.1 用于风冷冷凝器的全铜翅片管  50-51
    5.2.2 参考实验介绍[30]  51-52
    5.2.3 参考实验结果分析[30]  52-54
  5.3 全铜风冷冷凝器与铝翅片风冷冷凝器防腐蚀特性比较  54-56
第六章全铜冷凝器风冷空调机组与热管组合式机组  56-64
  6.1 全铜冷凝器风冷空调机组与热管结合的组合式机组的运行性能  56-64
    6.1.1 风冷空调机组的运行性能  56-57
    6.1.2 热管换热器性能  57-59
    6.1.3 全年能耗分析  59-64
结论  64-65
参考文献  65-67
致谢  67-68
附件  68

海上升压站设备冷却技术研究

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