白鶴灘水電站地下廠房通風(fēng)空調(diào)熱態(tài)模型試驗-研究

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1、中文摘要摘要隨著傳統(tǒng)能源的日漸消耗，人類開始探索新的能源利用形式，水電以其可再生性和無污染性得到了人們的青睞。白鶴灘水電站是全球最大的在建地下水電站，地下洞室縱橫交錯、內(nèi)部設(shè)備布置復(fù)雜。地下廠房良好的通風(fēng)空調(diào)方案和氣流組織形式是保證水電站機電設(shè)備正常運行和人員健康的基礎(chǔ)。論文利用相似模型試驗方法，對白鶴灘水電站地下廠房通風(fēng)空調(diào)方案進(jìn)行研究，研究內(nèi)容與研究成果具有重要工程實用價值和工程指導(dǎo)意義。本論文是國家自然科學(xué)基金資助面上項目（51178482）“深埋地下式水電站熱濕環(huán)境形成機理與節(jié)能調(diào)控”的研究內(nèi)容之一。首先，基于相似理論及阿基米德模型律，結(jié)合試驗場地的實際條件，

2、選擇1/20的幾何比例尺，確定模型試驗相關(guān)參數(shù)比例尺。按照相關(guān)參數(shù)比例尺，制定了白鶴灘水電站地下主廠房及母線洞的模型試驗臺搭建方案，建立了模型試驗臺及試驗測試系統(tǒng)。然后，對模型試驗臺進(jìn)行了冷態(tài)和熱態(tài)工況運行調(diào)試，并對試驗臺做了進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。根據(jù)模型試驗臺運行調(diào)試工作，探討了水電站地下廠房通風(fēng)空調(diào)模型試驗的主要問題和困難，并針對這些問題和困難，總結(jié)了提高地下水電站通風(fēng)空調(diào)模型試驗準(zhǔn)確性、可靠性以及減小試驗誤差的一些技術(shù)措施。1）受相似模型律的制約，模型試驗的風(fēng)量和熱量比例尺一般非常小，導(dǎo)致模型的風(fēng)量和發(fā)熱量也非常小。小風(fēng)量及發(fā)熱量條件下的模型試驗中，通風(fēng)管路的水力

3、平衡問題、試驗臺圍護結(jié)構(gòu)以及通風(fēng)管路的傳熱問題以及送風(fēng)溫度的精確控制問題是影響模型試驗結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵問題。2）模型試驗中，送風(fēng)方式采用“分系統(tǒng)、大管徑靜壓送風(fēng)”的方式，可滿足拱頂送風(fēng)均勻性要求，解決送風(fēng)管路的水力平衡問題；圍護結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)熱系數(shù)?≤0.036w/m·k（厚度≥4cm）的保溫材料可使圍護結(jié)構(gòu)的傳熱減小到誤差允許范圍內(nèi)；拱送風(fēng)干管采用“外壁面敷設(shè)保溫材料+末端旁通風(fēng)量”的方法，可減小傳熱溫差，滿足拱頂送風(fēng)溫度一致性要求；發(fā)電機層以下各層夾墻埋管送風(fēng)系統(tǒng)，采用“外壁面敷設(shè)保溫層+補償熱量或冷量”的方法可滿足引風(fēng)和送風(fēng)溫度一致性要求。本次模型試驗采取上述措施，

4、取得了良好的效果，使試驗誤差進(jìn)一步減小，提高了模型試驗的準(zhǔn)確性與可靠性。最后，開展了白鶴灘水電站地下廠房通風(fēng)空調(diào)熱態(tài)模型試驗。模型試驗主要包括三部分：1）發(fā)電機組全開、中間層和母線洞局部空調(diào)關(guān)閉條件下，研究滿足地下廠房溫、濕度要求的拱頂送風(fēng)溫度，并分析均勻送風(fēng)氣流組織方式的合理性。2）發(fā)電機組全開，開啟中間層和母線洞局部空調(diào)，探究滿足全廠房溫、濕度要求I重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文的拱頂送風(fēng)溫度。并對照第一部分試驗結(jié)果，分析相同送風(fēng)溫度條件下，局部空調(diào)對全廠房溫度場分布規(guī)律的影響。3）開啟部分發(fā)電機組，只打開相應(yīng)開啟機組的送風(fēng)口，送風(fēng)量與開啟機組數(shù)相匹配，研究發(fā)電機組部分運行

5、時全廠房溫度場和速度場分布規(guī)律。根據(jù)試驗結(jié)果分析，得到以下主要結(jié)論：1）采用拱頂均勻送風(fēng)的氣流組織形式可使發(fā)電機層工作區(qū)速度場分布比較均勻，風(fēng)速分布范圍為0.22～0.36m/s，滿足設(shè)計規(guī)范0.2～0.5m/s的要求。2）發(fā)電機組全開、關(guān)閉局部空調(diào)，拱頂送風(fēng)溫度為20℃時，全廠房各空間溫度均能滿足設(shè)計要求，但此時發(fā)電機層工作區(qū)平均溫度和母線洞平均排風(fēng)溫度比設(shè)計溫度低得多，造成了局部區(qū)域冷量“浪費”。只改變送風(fēng)溫度對全廠房溫度分布的影響是整體性的，對廠房局部空間溫度分布的調(diào)節(jié)作用很小。3）發(fā)電機組全開、開啟局部空調(diào)，拱頂送風(fēng)溫度為21℃時，全廠房各空間溫度基本能滿足設(shè)

6、計要求，僅蝸殼下層高于設(shè)計值0.3℃。局部空調(diào)對中間層和母線洞降溫效果最明顯。因此，送風(fēng)溫度設(shè)為21℃，輔以局部空調(diào)是一種經(jīng)濟合理的設(shè)計方案。4）發(fā)電機組部分負(fù)荷運行，拱頂送風(fēng)溫度為22.1℃時，受未開啟機組圍護結(jié)構(gòu)壁面“冷效應(yīng)”影響，全廠房溫度均能滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：水電站，地下廠房，通風(fēng)空調(diào)，模型試驗，氣流組織II英文摘要ABSTRACTAstheincreasingconsumptionofthetraditionalenergy，humansbegintoexplorenewformsofenergy.Hydroelectricityhasgotthefav

7、orofhumanforitspropertyofrenewableandnon-pollution.TheBaiHetanhydropowerstationisthelargestundergroundhydropowerstationintheworld.Itscivilstructureandinternalequipmentisverycomplex.Thepaperisbasedonthemethodofmodelexperiment,studiedtheventilationandairconditioningschemeofBaiHet