[发明专利]热交换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的热交换器。

背景技术

在发电厂设备中例如既使用DACC(Direct Air Cooled Condenser，直接空冷冷凝器)冷却系统也使用间接冷却系统。所述冷却系统最终涉及的是热交换器(也被称为传热器或换热器)，这些热交换器将热能从一种材料或材料流转移到另一种材料或材料流上。在这些材料或材料流之间通常存在一个分隔的、然而导热的壁。在发电厂运行中优选所述一种材料流涉及水蒸气。所述另一种材料流例如可以涉及空气，特别是环境空气。

应用空冷式热交换器的背景在于这种系统具有保护环境和节省用水的效果。按标准中只存在一套冷却循环系统。热量通过热交换器被直接排放到循环空气中。散热例如通过焊有铝制翼片的钢管进行。出于腐蚀原因以及为了能够工艺可靠地对铝进行焊接，例如管件可以由镀铝的钢制成。

为了保护环境，这种发电厂设备优选使用在缺水的地区以及温度高和空气湿度大的地区。在这种类型的发电厂中，发电厂的效能的一个主要因素是涡轮机(约200bar)与冷却系统中负压(尽可能＜100bar)前的压差。众所周知，冷却系统内微弱的压力上升以及与此相关地几个mbar压差的减少将导致整个发电厂的效能明显下降。

冷却系统内的负压主要是通过水蒸气的冷凝产生。这意味着：在冷却管内产生了一个气体-冷凝物-系统，在该气体-冷凝物-系统中出现不同的物态。在管件的上部区域内出现水蒸气混合物，该水蒸气混合物从涡轮机中被引向冷却系统。在冷却过程期间以及在相关联的、基于水蒸气冷凝的体积减小(压力降低)期间，在管件的中间区域内存在多种物态的混合物。在管件的下部区域内，冷凝基本结束并且冷凝水流入为此所设的容器中。

例如2×600MW发电厂用的冷却系统所用面积可以轻易地达到数公顷之尺寸规模，其中，冷却系统出于效能原因而安设于高度直到80m的钢结构上。必要的冷却系统的尺寸规模尤其是取决于冷却系统的冷却能力，因此也就取决于管件的冷却能力。目前已知的、在冷却系统内所使用的热交换器需要很大的面积。

热交换器效力的一个决定性的参量尤其是热交换器的传热能力

Q＝k·A·Δθ

其中：

K-导热系数

A-接触面

Δθ-平均温差。

在尺寸不变或更小的情况下提高热交换器的传热能力是值得追求的。

发明内容

本发明的目的是，提供一种改进的热交换器，特别是提出这样一种热交换器，该热交换器在尺寸较小的情况下具有较高的或至少不变的传热能力。

根据本发明，上述目的通过具有权利要求1特征部分所述特征的热交换器得以实现。由于壁的表面至少局部地具有2至20μm、优选为10μm的算术平均粗糙度值Ra或具有10至50μm、优选为30μm的粗糙高度Rz，所以该热交换器可以在传热能力不变的情况下减小其体积，并使整个发电厂冷却系统的稳定性得到改善。通过较高的平均粗糙度值或较高的粗糙高度改变了壁表面上的流动，特别是由空气和水蒸气-混合物组成的气流，这导致往所述壁上更高的热传导。另外，通过这种粗糙结构增加了热交换器接触面。特别是在发电厂区域内使用这样构造的热交换器的情况下，便可以提高该发电厂的效率。

本发明热交换器的其他一些有益设计特别是得自各从属权利要求的特征。原则上各从属权利要求的特征可以相互任意组合。

在本发明的热交换器的一种有益设计中可以规定：壁的表面至少局部地具有2至20μm、优选为10μm的算术平均粗糙度值Ra并具有10至50μm、优选为30μm的粗糙高度Rz。通过这种方式，热交换器可以在传热能力不变的情况下更加有益地减小其体积，并使整个发电厂冷却系统的稳定性得到改善。通过较高的平均粗糙度值和较高的粗糙高度改变了壁表面上的流动，特别是由空气和水蒸气-混合物组成的气流，这导致往所述壁上更高的热传导。另外，通过粗糙结构增加了热交换器接触面。特别是在发电厂区域内使用这样构造的热交换器的情况下，便可以提高该发电厂的效率。

在本发明的热交换器的另一种有益设计中可以规定：热交换器具有至少一个管件，其中，该管件的内侧面和/或外侧面至少局部地具有所指定的平均粗糙度值和/或粗糙高度。在本发明的热交换器的这种设计中，分隔壁由管壁构成。就此而言，在这个结构形式中规定：为了在管件尺寸不变甚至更小的情况下实现更高的传热能力，管壁被相应地糙化。