【目的】 冬季の厳寒条件下における間接空冷塔の防凍性能を探究し、火力発電所の冬季における安全で経済的な運転を保障すること。 【方法】 計算流体力学に基づき、風上側空冷三角の臨界防凍システムの数学モデルを構築し、多孔質媒質モデルと分布パラメータ法を組み合わせることで、風上側と風下側の伝熱特性を区域別に定量的に分析した。異なる環境風速・気温および入口水温条件下で冷却三角の臨界循環水流速と臨界百葉開度を取得し、臨界状態における各ブロックの伝熱性能変動傾向を明らかにした。 【結果】 結果は、水の流れ方向に沿って各区間の出口水温が継続的に低下することを示した。風下側では各区域の入口・出口水温差が緩やかに増加後減少傾向を示す一方、風上側では徐々に減少した。風速上昇、環境温度および冷却器入口水温の低下により、風上側冷却三角の臨界循環水流速は増加し、臨界百葉開度は減少した。冷却器入口水温の増加に伴い、臨界循環水流速は急激に下降後安定し、低入口水温条件では環境温度が臨界循環水流速に及ぼす影響が大きい。環境風速7 m/s、入口水温5℃条件下では、臨界循環水流速は環境温度-10℃と-35℃でそれぞれ2.27 m/sと10 m/sであった。臨界水流速条件では、風上側区画の熱交換係数は風下側より大きく、風下側区画は増加後減少し、風上側区画は減少後増加した。臨界開度条件では、臨界開度が大きい場合は熱交換係数が高く、風上側が風下側より大きいが、開度がさらに減少してほぼ閉鎖状態に近づくと熱交換係数は徐々に低下し、風上側と風下側の熱交換係数はともに一度減少後増加する傾向を示した。 【結論】 本結果は、同様の寒冷地域における間接空冷システムの防凍設計および運用戦略の策定に参考となる。

空冷塔;風上冷却三角;防凍特性;臨界循環水流速;臨界百葉開度