工业生产中往往会产生大量热量,为保证产品和生产设备的安全运行,需采用冷却介质带走生产中产的部分热量,冷却塔就是冷却循环系统中常用的最重要构件之一。随着经济的发展,机械通风冷却塔由于其占地面积小、建设工期短等优点在电力、化工、制药等行业应用广泛。国内外学者针对机械通风冷却塔空气动力特性与热力特性均有大量的研究,而对于高位收水装置在机械通风冷却塔上的应用研究却很少,因此本文针对高位收水装置在机械通风冷却塔上的适用性进行了分析,具有重要的实际工程意义。本文利用FLUENT流体力学计算软件,以实际工程中运行的机械通风冷却塔作为研究对象,建立了机械通风的冷却塔传质传热计算的三维数值计算模型,其中填料区多孔介质模型中的源项损失通过UDF函数根据实际填料性质进行添加。首先对数值计算结果与冷却塔实际运行状态中实测结果进行了比较,对数值计算结果可靠性进行了验证分析。然后本文通过在普通机械冷却塔的基础上加装高位收水装置,分析了高位收水装置在不同入塔水温、不同入塔水量、不同环境温度以及不同环境侧风下对冷却塔性能的影响,并给出了高位收水装置经济性的可行性分析。同时,本文也分析了多个冷却塔联立的情况下,不同风速以及不同塔排净距对于塔内热力性能以及塔群回流率的影响,计算结果表明:无横向侧风影响下,高位收水装置会对出塔水温产生较大影响,使高位塔的在冷却工作时效率较普通塔高。无风时,冷却塔内湿空气流场近似呈轴对称,塔内中心处的气流速度分布比较均匀;高位塔在入塔水温、不同入塔水量,不同环境温度下,高位塔的出塔水温总体性能表现较普通塔好。横向侧风对高位塔的出塔水温影响较大。存在横向侧风时,冷却塔塔内的空气流场的对称性被破坏,气流在靠近背风侧的塔壁面处产生漩涡,由于高位塔不存在雨区的横向阻力,同时产生横向的“穿堂风”现象,严重影响了冷却塔的进风。随着风速等级的增加,高位塔的进塔风量与出塔水温均呈现剧烈降低,在风速等级为5时,普通塔的出塔风量为高位塔的1.86倍,换热效率高位塔仅仅为普通塔的70%。最后通过高位冷却塔经济性分析得出该机械冷却塔安装高位收水装置具有很好的经济性。对于长轴不在于同一条直线上、平行布置的相邻两排冷却塔,过小的塔排净距严重影响塔内部传质传热的性能,主要原因在于净距过下小两排的塔群之间会产生相互干扰,导致塔内通风量越少,进塔风量差在塔间净距为13.6 m、27.2 m、40.8 m时三个塔间净距变化下的通风量前者是后者的10倍左右,出塔水温相差1.02℃;随着塔排间距的增加,塔体之间相互干扰作用减小直至消失,群塔的处理效果类似于单塔,冷却塔的冷却效率增加,出塔水温降低。当存在横向侧风作用在塔群时,低速侧风主要对出口热空气造成影响,高速侧风的存在会导致塔排之间相互的影响更为严重。其主要表现为背风侧的回流率随着风速等级从0级增加到5级回流率增加了 10%,迎风侧增加了 5%。塔排进风量随侧风风速的增加呈现先增加后急剧减小的趋势;塔排平均出塔水温先缓慢增加后急剧增加;侧风对迎风侧一端冷却塔的平均回流率、进风量与出塔水温的影响更为显著。