CN101403579A

CN101403579A - 顺逆流互补全平衡组合式翅片管

Info

Publication number: CN101403579A
Application number: CNA2008100797526A
Authority: CN
Inventors: 李仲琪
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2009-04-08

Abstract

本发明涉及热交换设备中的换热部件，具体为一种顺逆流互补全平衡组合式翅片管。解决由于现有翅片管为单基管构造，因而在解决换热设备顺逆流平衡时所存在的问题。由基管和固定在基管两侧的翅片构成，基管由平行的顺流基管和逆流基管构成。本发明所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管通过在现有翅片管的基础上增设逆流基管，从根本上改变了现有顺流管束和逆流管束分区域并列布置的换热方式，无需逆流管束的设置，非介质不凝气体的排出直接在管束内完成，降低了设备成本。可以达到换热设备循环压力的平衡，克服非介质不凝气体无法高效均匀的排出造成的偏流现象，提高设备换热能力和换热效率，同时有效防止设备的冻堵现象。

Description

顺逆流互补全平衡组合式翅片管

技术领域

本发明涉及热交换设备中的换热部件，具体为一种顺逆流互补全平衡组合式翅片管。

背景技术

目前翅片管广泛用于冶金、化工、电站等各种工业以及科研和民用等领域，翅片管是直接空冷换热设备的核心部件。现有翅片管的结构由单一基管和固定在基管表面的翅片构成，其中基管可为多种截面形状，一般为圆形、椭圆或扁形；翅片为多种形式、任意形状的片状结构，作用是增加基管的表面积；一般为金属材料，利用金属导热系数高的特点，提高换热效率。单层或多层翅片管平行排列，在基管两端分别使用集合管箱将基管的两端连通构成换热单元——管束，能满足换热要求的多个管束组合就是空冷换热设备。空冷换热设备通过将空气流过翅片管外侧，使基管内部的液体或气体介质进行冷却或冷凝。由于采用翅片管空气冷却方式可以节约大量水资源，目前电站的冷却设备普遍采用以翅片管为主要换热部件的直接空冷系统，可以节水90％以上。翅片管的结构形式、材质及布置方式，对换热效率起着主要作用，换热领域尤其在基管内为中低压(包括负压)的空气冷却/冷凝换热方面，大量采用非圆形截面基管，基管采用大截面扁管具有内部截面大、介质流通阻力低、管外空气阻力低、抗冻变形能力强、易清洗等优点；翅片管的布置方式则趋向于由多排小截面向单排大截面方向发展，尤其是电站的直接空气冷却设备已经普遍采用以单排大扁管为基管的翅片管组成管束的布置方式。

换热设备(尤其负压设备)在运行过程中，由于多种原因(例如，微量泄漏)，基管内的液体或气体介质会带入一些非介质不凝气体，非介质不凝气体在管束内会不断积累，越来越多。因此需要设置不凝气体排出装置，一般是在管束介质流出端设置逆流管束起到不凝气体的分离作用，并在逆流管束的集合管箱处连接不凝气体排出装置，将非介质不凝气体排出，否则，不断积累的非介质不凝气体会占据管束内部的部分空间，减小了有效换热面积，且对管束内的介质流动产生阻力，影响换热效率；甚至当非介质不凝气体积累到一定压力时会沿基管逆流而上，破坏换热系统循环稳定平衡。由于现有换热设备上的翅片管均是单基管构造，目前的空气冷却/冷凝换热设备(尤其基管内真空负压下工作的设备)都会依据传统的顺逆流理论布置翅片管管束。由于结构限制及成本的考虑，一般采用顺流管束(冷却/冷凝后介质的流向与介质流入方向相同的管束)和逆流管束(冷却/冷凝后介质的流向与介质流入方向相反的管束)分区域并列布置方式，其中各顺流管束介质流出端集合管箱与逆流管束流入端集合管箱之间相互连通。顺流管束内积累的非介质不凝气体可通过连通部位进入逆流管束，并在逆流管束的未端排出。但这种布置方式主要存在以下不足：

1.提高换热系统循环稳定平衡，是设置逆流管束的主要作用之一。但由于顺流和逆流管束分区域并列布置，存在顺流管束相对逆流管束位置远近不同，并且通过顺流和逆流管束端部的集合管箱连通，使顺流管束相对逆流管束的流通阻力不均衡，难以做到更好的压力平衡，不平衡性可达5％以上。另外，使非介质不凝气体流向逆流管束部分的压力不平衡，且流通阻力过大，无法做到高效均匀的排出不凝气体，造成介质在顺流和逆流之间的流通阻力很大，从而，使逆流对顺流不能完全达到良好的平衡作用，加重了偏流现象(即同一截面位置各基管内介质流速不均匀的现象)。也使换热效率降低。

2、在稳定运行的情况下，由于逆流管束并列布置在换热过程的末端，使部分逆流管束不参加换热。从而降低了整体换热效率，增加设备成本投入。

3、提高防冻能力也是设置逆流的主要作用之一。目前的顺流和逆流管束分区域并列布置方式，虽然整体提高了设备的防冻能力。但是，当工作在冰点以下环境时，逆流管束末端，局部却极易发生冻堵现象，从而影响正常运行及造成设备损坏。

发明内容

本发明为了解决由于现有翅片管为单基管构造，因而在解决换热设备顺逆流平衡时所存在的问题，提供一种顺逆流互补全平衡组合式翅片管。

本发明是采用如下技术方案实现的：顺逆流互补全平衡组合式翅片管，由基管和固定在基管两侧的翅片构成，基管由平行的顺流基管和逆流基管构成。翅片同时跨越顺流基管和逆流基管并与顺流基管和逆流基管固定，这样，顺流基管和逆流基管经翅片连接一体，使结构更合理、紧凑。为增加顺流管的换热能力和效率，翅片宽度覆盖顺流基管和逆流基管。所述的顺流基管为管内冷却/冷凝后介质的流向与介质流入方向相同的基管；逆流基管为管内介质流向与冷却/冷凝后介质流向相反的基管。本发明所述的翅片管由现有的单一基管变为平行的两个基管。在使用时，本发明所述翅片管构成的管束与现有单一基管的翅片管构成的管束在结构上略有区别。本发明所述翅片管构成的管束，其介质流入端的集合管箱需分割为两个相互隔断的腔，一个腔与顺流基管相通，另一个腔与逆流基管相通。运行过程中，由于逆流基管和顺流基管存在一一对应关系，顺流和逆流之间的流通阻力极小，流通顺畅。从而管束内产生的非介质不凝气体可直接通过每个翅片管的逆流基管高效均匀地排出。不会造成非介质不凝气体的积累，因而不会对顺流产生阻力，逆流对顺流达到100％的平衡，循环压力也达到100％平衡；彻底解决了由于压力不平衡产生的偏流现象，极大地提高了换热效率。翅片跨越相邻的顺逆流基管，并同时附着在全部基管的外壁上，增加了顺流基管的换热面积，使顺流基管部分的换热能力提高5％以上，可降低设备投资成本5％以上，同时，逆流基管末端与顺流基管入口端相邻，并通过翅片相连接，顺流基管通过翅片对逆流基管有加热作用，可以解决逆流基管末端发生冻堵的问题。在设计时可以不受结构的限制，根据需要无级别调整顺流基管和逆流基管的截面尺寸，调整顺流基管和逆流基管的截面积比，以满足顺逆流的任意比例关系。

进一步地，顺流基管和逆流基管分别从入口向出口截面逐渐变小，成互补状态。在满足顺逆比的条件下，针对冷却/冷凝换热过程中存在介质体积变化的情况下，采用变截面基管，可降低高流速区的管内阻力，增加低流速区的管内流速，从而提高换热效率5％以上，降低设备成本。

本发明所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管通过在现有翅片管的基础上增设逆流基管，从根本上改变了现有顺流管束和逆流管束分区域并列布置的换热方式，无需逆流管束的设置，而形成一种全新的循环流程方式，非介质不凝气体的排出直接在管束内完成，降低了设备成本。可以达到换热设备循环压力的均匀平衡，克服非介质不凝气体无法高效均匀排出造成的偏流现象，提高设备换热能力和换热效率，同时有效防止设备的冻堵现象。

附图说明

图1为本发明所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管的立体图；

图2为等截面平行布置方式的顺逆流互补全平衡组合式翅片管的主视图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的左视图；

图5为变截面互补布置方式的顺逆流互补全平衡组合式翅片管的主视图；

图6为图5的俯视图；

图7为图5的左视图；

图中：1-顺流基管，2-逆流基管，3-翅片。

具体实施方式

顺逆流互补全平衡组合式翅片管，由基管和固定在基管两侧的翅片3构成，基管由平行的顺流基管1和逆流基管2构成。翅片3同时跨越顺流基管1和逆流基管2并与顺流基管和逆流基管固定。为增加顺流管的换热能力和效率，翅片3宽度覆盖顺流基管1和逆流基管2。基管可为等截面结构或变截面结构，采用变截面结构时，顺流基管1和逆流基管2分别从入口向出口截面逐渐变小，成互补状态。本具体实施方式顺流基管1和逆流基管2选用扁管且顺流基管1和逆流基管2截面宽度相同，高度可调，以降低高流速区的管内阻力，增加低流速区的管内流速，从而提高换热效率5％以上，降低设备成本。同时可满足顺逆流基管有效换热外表面积的任意比例关系。基管材质可为适宜的任意种类材质或复合材质，基管(扁管)可根据需要任意长度。基管制造工艺可为有缝管或无缝管等任意适合的方法。翅片同时跨越两层扁管，附着在扁管侧面，翅片形状可为任意形状，翅片材料可为适宜的任意种类材质或复合材质。基管与翅片的连接，可为采用适宜的任意工艺方法，例如浸焊、钎焊等。顺流基管1和逆流基管2从入口向出口高度逐渐变小并且截面互补，即保持顺流基管和逆流基管的总高度不变。使翅片管的形状整齐、规范，结构合理，便于管束的制造。

Claims

1、一种顺逆流互补全平衡组合式翅片管，由基管和固定在基管两侧的翅片(3)构成，其特征为：基管由平行的顺流基管(1)和逆流基管(2)构成。

2、如权利要求1所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管，其特征为：翅片(3)同时跨越顺流基管(1)和逆流基管(2)并与顺流基管和逆流基管固定。

3、如权利要求1或2所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管，其特征为：翅片(3)宽度覆盖顺流基管(1)和逆流基管(2)。

4、如权利要求1或2所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管，其特征为：顺流基管(1)和逆流基管(2)分别从入口向出口截面逐渐变小。

5、如权利要求3所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管，其特征为：顺流基管(1)和逆流基管(2)分别从入口向出口截面逐渐变小。

6、如权利要求1或2所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管，其特征为：顺流基管(1)和逆流基管(2)为扁管且顺流基管(1)和逆流基管(2)截面宽度相同，顺流基管(1)和逆流基管(2)分别从入口向出口高度逐渐变小并且截面互补，即保持顺流基管和逆流基管的总高度不变。

7、如权利要求3所述的顺逆流互补全平衡组合式翅片管，其特征为：顺流基管(1)和逆流基管(2)为扁管且顺流基管(1)和逆流基管(2)截面宽度相同，顺流基管(1)和逆流基管(2)分别从入口向出口高度逐渐变小并且截面互补，即保持顺流基管和逆流基管的总高度不变。