專利名稱：一種計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法
技術領域：
本發明屬于評估電廠冷卻塔對環境影響的方法，具體涉及一種確定冷卻塔霧羽的軌跡、范圍的方法。
背景技術：
對于內陸核電廠址，常規島循環冷卻散熱系統常采用冷卻塔循環冷卻方案。《核電廠環境影響報告書》中第五章要求評價散熱系統運行對周圍環境的影響。評價冷卻塔對環境影響的主要包括冷卻塔出口逸出的濕熱氣流(霧羽)在空氣中的飄移擴散。濕熱氣流中的水滴灑落在周圍相當范圍的環境中，會產生各種危害。例如，60萬千萬機組的循環水冷卻塔一般達到150米高，上出口直徑也達120米左右，形成的巨大濕熱氣流在空中可達數百米，遮擋陽光在地面形成陰影，飄滴沉降到地面形成降水，冬季容易結冰，有的海水冷卻塔霧羽含有的鹽份沉積，損害周圍農作物，影響周圍居民生活等。目前，國內尚未有科學的方法來計算模擬冷卻塔霧羽的方法及手段。本方法采用數學統計學原理，通過數學模型方法評價長期(一年或一季度)冷卻塔出口的濕熱氣流，用頻率表示在不同方向、不同距離上周圍環境的累積影響程度。此方法是針對電廠濕式冷卻塔的專業評價方法，在國內處于領先地位。由于氣象條件、冷卻塔運行的實時變化性，以及霧羽的水氣兩相流的特點，如果不采用本方法評價霧羽，無法準確評價電廠冷卻塔霧羽飄移擴散的年度、季度影響范圍、程度，無法真正評價冷卻塔對周圍環境的影響。
發明內容
針對現有技術中所存在的不足，本發明的目的在于提供一種冷卻塔出口濕熱氣流形成的霧羽狀態的計算方法，該計算方法能夠得出冷卻塔霧羽在各個方向上擴散的長度、高度，并且還能夠評價電廠冷卻塔霧羽飄移擴散的年度、季度影響范圍、程度。本發明的技術方案如下一種計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，包括如下步驟(I)確定冷卻塔塔型、尺寸及氣象數據；(2)確定冷卻塔出口霧羽水蒸汽和外界空氣的混合情況；霧羽水蒸汽和外界空氣的混合情況通過挾帶率分數、挾帶速度來表示，所述的水蒸汽和空氣的總水量是守恒的；(3)利用質量、動量、能量的守恒定律建立耦合非線性方程組，求得霧羽的數據參數，并進一步求得霧羽挾帶空氣的形式；(4)計算尾流產生的拖拽力對霧羽的影響；(5)利用等效高斯剖面通量來確定可見霧羽的半徑，具體方法為根據熱焓通量求得霧羽溫度，再確定不同溫度下，霧羽不同半徑處的外界空氣和水蒸汽的混合率，在霧羽橫截面的混合率達到完全飽和時，為可見霧羽的半徑；(6)判斷霧羽中空氣的占比率是否達到100%，如果否，則返回步驟(2);如果是，則
表示霧羽結束。
進一步，如上所述的計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，其中，步驟(2)中所述的挾帶率分數、挾帶速度由如下公式定義
權利要求
1.一種計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，包括如下步驟 (1)確定冷卻塔塔型、尺寸及氣象數據； (2)確定冷卻塔出ロ霧羽水蒸汽和外界空氣的混合情況；霧羽水蒸汽和外界空氣的混合情況通過挾帶率分數、挾帶速度來表示，所述的水蒸汽和空氣的總水量是守恒的； (3)利用質量、動量、能量的守恒定律建立耦合非線性方程組，求得霧羽的數據參數，并進ー步求得霧羽挾帶空氣的形式； (4)計算尾流產生的拖拽カ對霧羽的影響； (5)利用等效高斯剖面通量來確定可見霧羽的半徑，具體方法為根據熱焓通量求得霧羽溫度，再確定不同溫度下，霧羽不同半徑處的外界空氣和水蒸汽的混合率，在霧羽橫截面的混合率達到完全飽和時，為可見霧羽的半徑； (6)判斷霧羽中空氣的占比率是否達到100%，如果否，則返回步驟(2);如果是，則表示霧羽結束。
2.如權利要求I所述的計算冷卻塔出ロ濕熱氣流形成霧羽的方法，其特征在于步驟(2)中所述的挾帶率分數、挾帶速度由如下公式定義
3.如權利要求I或2所述的計算冷卻塔出ロ濕熱氣流形成霧羽的方法，其特征在于步驟(3)中利用質量、動量、能量的守恒定律建立的耦合非線性方程組包括
4.如權利要求3所述的計算冷卻塔出ロ濕熱氣流形成霧羽的方法，其特征在于步驟(3)中求得霧羽挾帶空氣的形式的計算公式如下
5.如權利要求I所述的計算冷卻塔出ロ濕熱氣流形成霧羽的方法，其特征在于步驟(4)中計算尾流產生的拖拽カ對霧羽的影響的方法如下 a)建立尾流產生的拖拽カ對霧羽的垂直分量的影響關系式； b)確定尾流產生影響的范圍、半徑參數； c)求解出附加挾帶速度，確定尾流稀釋的影響。
6.如權利要求5所述的計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，其特征在于步驟a)中尾流產生的拖拽カ對霧羽的垂直分量的影響關系式如下
7.如權利要求5所述的計算冷卻塔出ロ濕熱氣流形成霧羽的方法，其特征在于步驟c)中所述的附加挾帶速度的定義公式如下
全文摘要
本發明提供了一種計算冷卻塔出口濕熱氣流形成霧羽的方法，包括確定冷卻塔塔型、尺寸及氣象數據；確定冷卻塔出口霧羽水蒸汽和外界空氣的混合情況；利用質量、動量、能量的守恒定律建立耦合非線性方程組，求得霧羽的數據參數，并進一步求得霧羽挾帶空氣的形式；計算尾流產生的拖拽力對霧羽的影響；利用等效高斯剖面通量來確定可見霧羽的半徑。本發明與現有商業軟件相比簡便易用，通用性強，適用范圍廣，計算時間短效率高，誤差小精度高，計算成本低。
文檔編號G06F19/00GK102799762SQ20121020792
公開日2012年11月28日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者李奇, 王東海, 侯燕鴻, 呂志峰, 趙云馳, 楊若冰, 劉新建, 李鳳菊 申請人:中國核電工程有限公司