[发明专利]空气凝汽器的减阻基管翅片管束

说明书

技术领域

本发明属于强化传热技术领域，特别涉及一种空气凝汽器的减阻基管翅片管束。

背景技术

目前火电厂直接空冷技术应用日渐广泛，尤其是在我国三北地区，资源分布不均衡，煤炭资源丰富，而水资源相对贫乏，使湿冷机组的大规模使用受到较大限制，直接空冷机组的应用可在一定程度上使矛盾得到缓解。空冷凝汽器翅片管束作为空冷机组中重要的组成部分，其换热性能直接影响空冷机组的效率。随着工业技术的发展，目前单排翅片管束结构形式主要包括椭圆扁平基管平直翅片管束和椭圆扁平基管蛇形翅片管束，如图1A和图1B所示，其中基管采用的是椭圆扁平基管，其横截面如图1C所示，椭圆扁平基管管壁的前缘和后缘为形状和宽度均相同的半圆筒壁，左右两侧面互相平行，因此冷却空气进出口处气流通道截面积一致。后有学者针对如图1D所示的椭圆扁平基管波形翅片管束进行了相应的研究，结果表明，其换热与平直翅片和蛇形翅片相比有较大幅度的增强，但同时阻力系数也相应有很大提高。因此，需要一种能在保证换热的基础上通过合理的设计使流动阻力降低的减阻基管，可为能大幅增强换热的异型翅片结构的使用奠定基础，提高凝汽器换热效率和凝汽器整体性能。

发明内容

本发明的目的在于解决背景技术中所述的提高凝汽器换热效率和凝汽器整体性能的问题，提供一种空气凝汽器的减阻基管翅片管束，减阻基管翅片管束7由减阻基管11和翅片构成，翅片垂直固接在减阻基管11的左右两侧的减阻基管侧板1103上，冷空气按冷却空气流动方向5的指向进入翅片间的气流通道，蒸汽按蒸汽流动方向6的指向在减阻基管11中从顶部流向底部，其特征在于，减阻基管11为横向收缩型和纵向扩张型的结构，减阻基管11的管壁由减阻基管前缘1101、减阻基管后缘1102和左右两侧的减阻基管侧板1103构成，冷却空气流动方向5所指向的管壁为减阻基管前缘1101，减阻基管前缘1101和减阻基管后缘1102均为顶部小于底部的半圆台壁或半椭圆台壁，前缘宽度大于后缘宽度，左右两侧的减阻基管侧板1103均为平板，左右两侧的减阻基管侧板1103的底部间距大于或等于顶部间距，左侧的减阻基管侧板1103两边分别与减阻基管前缘1101的左边和减阻基管后缘1102的左边密封固接，右侧的减阻基管侧板1103两边分别与减阻基管前缘1101的右边和减阻基管后缘1102的右边密封固接，左右两侧的减阻基管侧板1103之间有横向夹角α和纵向夹角β。

所述减阻基管前缘1101和减阻基管后缘1102均为半圆筒壁。

所述横向夹角α的范围为2°～15°，纵向夹角β的范围为0°～1.5°。

所述翅片为平直翅片2、蛇形翅片3或波形翅片4。

本发明针对凝汽器空气侧流动阻力进行研究，提出的减阻基管为一种横向收缩型和纵向扩张型的基管结构。采用平直翅片、蛇形翅片或波形翅片等不同翅片结构的减阻基管翅片管束，用于空气凝汽器单元。由于基管的半圆台壁或半椭圆台壁的前缘尺寸大后缘尺寸小，可使空气侧流道流通截面积沿程逐渐增大，从而可有效降低空气侧流动压力损失。经数值模拟验证，本发明与前缘和后缘尺寸相同的椭圆扁平基管带有不同翅片结构所构成的翅片管束相比，其空气侧阻力系数C_f降低达20％以上，且前后缘尺寸差别越大，阻力系数降低越大，而对换热影响不大，在2％以内。另一方面，横向收缩型和纵向扩张型的减阻基管可使基管内侧凝结水更容易脱落，而不沿管壁汇聚，可以降低内侧热阻。因此实现了提高凝汽器换热效率和凝汽器整体性能的目的。

本发明的有益效果为：(1)采用横向收缩型减阻基管代替原有翅片管束中的扁平基管，使流道流通面积逐渐增大，降低了空气侧阻力系数C_f；(2)在保证换热的基础上，使压力损失有所降低，可以为强化换热结构的设计提供更大的空间，尤其是对于波形翅片等异型结构，在原扁平基管的基础上，由于换热增强的同时，流阻也大幅提升，使该种异型翅片结构的使用受到了限制，而异型翅片结构与减阻基管结合使用可得到较好的综合换热效果；(3)从基管内部蒸汽侧考虑，横向收缩形和纵向扩张形的减阻基管可使基管内侧凝结水更容易脱落，而不沿管壁汇聚，从而降低内侧热阻。

附图说明

图1A为椭圆扁平基管平直翅片管束结构示意图；

图1B为椭圆扁平基管蛇形翅片管束结构示意图；

图1C为椭圆扁平基管截面示意图；

图1D为椭圆扁平基管蛇形翅片管束结构示意图；

图2为使用减阻基管翅片管束的空气凝汽器单元示意图；

图3为图2中A处减阻基管平直翅片管束结构放大示意图；