摘 要：針對(duì)核電項(xiàng)目中的大型海水冷卻塔，采用三維數(shù)值模型，結(jié)合廠址氣象數(shù)據(jù)、冷卻塔設(shè)計(jì)參數(shù)、總圖布置以及周?chē)h(huán)境特征，研究了2 座超大型自然通風(fēng)海水冷卻塔在建筑物、自然風(fēng)相互作用下的冷卻塔飄滴擴(kuò)散遷移特征和鹽沉積量。結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)境風(fēng)向與塔排平行時(shí)，出口熱空氣相互疊加形成一股氣流，有利于減少飄滴和鹽沉積對(duì)環(huán)境的影響;粒徑大于550 μm 的飄滴不能從高位冷卻塔出口逸出;2 臺(tái)核電機(jī)組正常運(yùn)行工況時(shí)，鹽沉積量一般不會(huì)對(duì)植物造成損壞。

關(guān)鍵詞：飄滴;鹽沉積;海水冷卻塔;環(huán)境風(fēng);數(shù)值模擬

中圖分類號(hào)：X822. 7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著沿海工業(yè)的飛速發(fā)展及淡水資源的日益緊缺，海水循環(huán)冷卻技術(shù)作為一項(xiàng)環(huán)保型節(jié)水新技術(shù)近年來(lái)得到了快速發(fā)展[1] 。海水冷卻塔運(yùn)行時(shí)，經(jīng)過(guò)熱交換后的濕熱空氣攜帶著小的液滴從冷卻塔出口排出形成飄滴，在環(huán)境風(fēng)的影響下飄向遠(yuǎn)處最終落到地面，飄滴所含的鹽類物質(zhì)造成鹽沉積，可對(duì)地面上的植物等帶來(lái)影響。

目前針對(duì)冷卻塔鹽沉積問(wèn)題常用的研究方法主要為現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和數(shù)值模擬兩種。在現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究方面，目前主要通過(guò)4 種方法對(duì)陸地的鹽沉積量進(jìn)行監(jiān)測(cè)[2] 。沈亞?wèn)|[3] 采取濕式沉降法測(cè)量了某海水塔四季的鹽沉積量，結(jié)果表明風(fēng)向和風(fēng)頻率對(duì)鹽沉積量有較大影響，鹽沉積的峰值往往出現(xiàn)在主導(dǎo)風(fēng)的下風(fēng)向。

數(shù)值模擬方面目前常用方法是季節(jié)/ 全年冷卻塔影響預(yù)測(cè)模式（SACTI）[4-9] ，該模型由美國(guó)電力研究院開(kāi)發(fā)，只需給定廠址條件、氣象條件和塔的運(yùn)行條件就能預(yù)測(cè)鹽沉積分布。已有大量學(xué)者利用此模型對(duì)海水冷卻塔鹽沉積的分布范圍和峰值進(jìn)行研究，進(jìn)而評(píng)估鹽沉積對(duì)周邊植物的危害程度。隨著計(jì)算流體力學(xué)（CFD） 技術(shù)的發(fā)展，有國(guó)外學(xué)者開(kāi)始用CFD 技術(shù)模擬冷卻塔霧羽的抬升與飄滴沉積的規(guī)律。Meroney[10] 通過(guò)對(duì)比CFD 模擬結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的示蹤結(jié)果，證實(shí)CFD 技術(shù)在預(yù)測(cè)霧羽及飄滴軌跡方面的結(jié)果與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)基本一致。Bornoff 等[11] 利用CFD 技術(shù)研究了單塔、多塔不同排列情況下的霧羽抬升情況，對(duì)比模擬結(jié)果和風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)果認(rèn)為二者吻合度較好。CFD 技術(shù)和SACTI 模型作為最常用的預(yù)測(cè)飄滴及鹽沉積分布的手段，有學(xué)者對(duì)二者的預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，認(rèn)為SACTI 模型計(jì)算過(guò)程中難以體現(xiàn)廠址建筑物及其地形對(duì)周?chē)鲌?chǎng)及霧羽遷移擴(kuò)散的影響，而CFD 技術(shù)具有該方面的優(yōu)勢(shì)[12-13] 。本文采用CFD 技術(shù)針對(duì)國(guó)內(nèi)某電廠的2 座海水冷卻塔，研究了在建筑物、自然風(fēng)相互作用下冷卻塔的飄滴特性及鹽沉積對(duì)周邊環(huán)境造成的影響，研究結(jié)果可為電廠的選址提供技術(shù)參考，對(duì)冷卻塔對(duì)環(huán)境的影響評(píng)價(jià)工作具有重要意義。

1 冷卻塔設(shè)置參數(shù)

國(guó)內(nèi)某電廠的2 座海水冷卻塔沿南北方向布置，塔的中心間距為250 m，每個(gè)冷卻塔的東側(cè)均有兩個(gè)低矮建筑，詳見(jiàn)圖1，冷卻塔主要尺寸列于表1，填料采用S 波，填料高度為2 m。循環(huán)海水的含鹽量為2. 8%，考慮濃縮倍率1. 5。

2 數(shù)值計(jì)算

2. 1 控制方程

冷卻塔在機(jī)組負(fù)荷、氣象條件及循環(huán)水量穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，塔內(nèi)外空氣流場(chǎng)按穩(wěn)態(tài)計(jì)算，空氣運(yùn)動(dòng)方程見(jiàn)參考文獻(xiàn)[14]。填料區(qū)可采用商用軟件Fluent 的多孔介質(zhì)模型，填料的阻力損失系數(shù)見(jiàn)式（1），雨區(qū)采用離散相模型（DPM 模型），空氣對(duì)雨滴的阻力按照式（ 2） ～ （ 4） 進(jìn)行分析。采用MERKEL 模型，分析填料和雨區(qū)的熱交換過(guò)程。