CN102692144A

CN102692144A - 一种新扁平管空冷器

Info

Publication number: CN102692144A
Application number: CN2012100231492A
Authority: CN
Inventors: 吴植仁
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-02
Filing date: 2012-02-02
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2032-02-02
Also published as: CN102692144B

Abstract

一种新扁平管空冷器，涉及一种用空气作为冷却介质的热流体冷凝.冷却器。本发明的特征在于：在光管内设置翅片，在提高紧凑性高的同时，又提高了管壁的稳定性；管壁用导热系数大的复合铝板制造，和翅片为同种材料，钎焊工艺成熟；光管外廓呈流线型，迎风面呈尖角，背风面呈半椭圆，迎风的头部和背风的尾部涡流小，风阻低，包合热流体光管的两壁，由一块板对折而成；迎风面尖角处的焊缝A可用冷压焊或缝焊焊合，焊缝质量可靠，效率高，成本低。对于大型工件，可采用拉紧工艺生产。

Description

一种新扁平管空冷器

所属技术领域

本发明涉及一种用空气作为冷却介质的热流体冷凝.冷却器。

背景技术

空冷器是一种用空气作为冷却介质的热流体冷凝.冷却器，广泛用国民经济各部门。如石油化工的塔顶馏出物空冷器、汽轮机排汽凝汽器、电力变压器和液压油油冷却器、工业用暖风机、空调室外机的冷凝器及室内机的蒸发器、风机盘管和汽车水箱等等。

世界上第一台工业空冷器是由德国GEA公司于1939首次在发电厂应用，迄今为止已有80年的历史。火电厂空冷技术，经历了容量由小到大，技术上不断成熟，应用地区不断扩大，人们的重视程度不断提高的过程。目前，电厂空冷系统有：1.直接空冷系统(又称空冷岛，简称ACC)；2.采用表面式凝汽器的间接空冷系统(即哈蒙系统)；3.采用混合式凝汽器的间接空冷系统(即海勒系统)。三种系统都已得到成功的应用。

按传热元件分，空冷器可以分为板式和管式两大类。板式空冷器，只能用于热负荷不大的场合，管式为主流空冷器。空冷凝汽器的翅片管，发展经历了三个阶段，从上世纪50年代的多排圆形翅片管，到70年代的双排椭圆形翅片管，然后到90年代的单排扁平管，性能上不断提高。

公知的扁平管的制造工艺十分烦琐。传热基板为碳钢，翅片为铝材，异种金属钎焊困难，要经过扁管成形、高频焊接、喷铝、铺设翅片、用夹具夹紧、保护焊接等多道工序，成本偏高；热流体侧没有翅片，外廓不呈流线型，空气在迎风面和背风面处要产生涡流，风阻大。

公知的板翅式空冷器广泛用作各种热流体的散热器，它是由传热基板、翅片、封条、导流片经清洗、组装后钎焊成整体，再配上封头和流体进出口接管组装而成，不仅要用封条，且迎风面和背风面的封条为方形，涡流比圆形的扁平管严重，风阻更大。

由申请人发明的一种螺旋板翅式空冷器(CN200910026411.7)公开了一种圆形空冷器，虽然具有以下优点：与呈圆形风扇的匹配性好、两侧都有高效翅片，故传热系数大、制造工序少、制造成本低、风阻小。但是，其缺点是有效通风面积比正方形的要小(圆形面积为外切正方形的78.5％)，单位迎风面的通风率低。宜于用在负荷不过大的场合，但不太适合用于要求占地面积特大的空冷岛。

发明内容

在以下的叙述中，将钎焊上空气侧翅片的称为“扁平管”，将未钎焊上空气侧翅片的称为“光管”。为克服以上缺点，光管的外廓呈流线型，空冷器的迎风面外观为方形。

本发明实施时分四步：第一步将传热基板、翅片、经清洗、组装焊接成光管，第二步将多个光管组成光管组，第三步将多个光管组配上空气侧翅片，封头和热流体进出口接管组装，经钎焊或拉紧，成一块换热模块，第四步将多块换热模块通过外接管系集聚成一台空冷器，亦可将多根扁平管、管板、封头、流体进出口接管和外接管系组成一台空冷器。当用作汽轮机排汽凝汽器时，需要将每块换热模块的不凝气抽气口与真空系统相联。其特征在于：光管的迎风面和背风面热流体侧没有封条，光管的外廓呈流线型，迎风面的热流体侧密封面加工成具有导流作用的尖角形，背风面的热流体侧密封面加工成半椭圆形，包合热流体光管的两壁，由一块板对折而成，中间处折弯成半椭圆形，两侧边折弯成斜坡，铺设好热流体侧翅片后，再用冷压焊或缝焊焊合成为一个光管，将多个光管铺设好空气侧翅片，组成光管组，可以用公知的入炉钎焊，当工件过大，无法采用钎焊，就改用拉紧工艺，用夹板、拉杆和螺母夹紧，使换热芯组成为一个整体。

附图说明

下面结合附图和典型的实施例，对本发明作进一步的描述。

应说明，所述附图和实施例是用来说明本发明，并非用于限制本发明的范围。在阅读本发明后，如对本发明作各种改动或修改，都属于等价的改动或修改，同样包括于本申请所附权利要求书限定的范围内。

图1是公知的扁平管立体结构图，图2是相邻两根扁平管的正视图，图3是图2的侧视图，图4是空气侧翅片结构示意图，图5是本发明的扁平管立体结构图，图6是相邻两根扁平管的正视图，图7是图6的侧视图，图8是钎焊式光管组结构示意图，图9是图8俯视图，图10是拉紧式光管组结构示意图，图11是图10俯视图，图12拉紧式光管组结构示意图，图13是图12A-A剖视图，图14是空冷岛(只取两个屋脊)的结构示意图，图15是压缩式空调室外机正视结构示意图，图16是图15的俯视图，图17是大型油冷器正面结构示意图，图18是图17的侧视图。图中：传热基板1，空气侧翅片2，热流体侧翅片3，夹板4，螺母5，拉杆6汽轮机排汽进口7，布汽啦叭8，不凝抽气口9，进汽封头10，凝水封头11，凝水出口12，轴流风机13，汽轮机排汽总管14，凝水总管15，凝水井16，凝水泵17，换热模块18，汽态制冷剂总管19，液态制冷剂总管20，热油总管21，冷油总管22，外壳23，空气隔板24，光管管板25。

具体实施方式

图1是公知的扁平管立体结构图，图2是相邻两根扁平管的正视图，图3是图2的侧视图，图4是空气侧翅片结构示意图，传热基板材质为碳钢，厚度1.5mm，管内宽17mm，当量直径31.34mm，管长9000-12000mm。管外钎焊上带波纹的人字形翅片，材质为铝，翅片厚δ0.35mm，翅高17.5mm，翘节距2.8mm，翅化比12.75，翅片用夹具夹紧于光管的两侧，用硅铝钎焊。

其缺点是：管内未设翅片，紧凑性低；用于汽轮机排汽凝汽器，管内为负压，管壁承受外压，容易失稳；管壁用导热系数小的碳钢制造，光管外廓不呈流线型，空气流在迎风头有突然缩小，在排风尾有突然扩大，都有涡流，故风阻较大；顶端的一条焊缝要采用效率不高的高频焊接；基板和翅片间的焊接属异种金属钎焊，工艺复杂，效率低，每小时只能钎焊十多根。废品率高，加工费用高，当量直径尚较大。

为克服上述缺点，本发明提供了一种新扁平管。图5是这种扁平管的立体结构图，图6是相邻两根扁平管的正视图，图7是图6的侧视图。将传热基板1在中间对折成半椭圆，两侧边折弯成斜坡，对合就成为导流尖角，在对合前先铺设好热流体侧翅片3，迎风面尖角处的焊缝A可用冷压焊或缝焊焊合，成为一个光管。为降低光管壁和空气侧翅片2的接触热阻的工艺有两种：1.钎焊(传热基板采用复合钎料的铝板)；2.拉紧(传热基板采用普通铝板)。图5和图6是采用钎焊工艺制造的，扁平管两侧的翅片2翅高相等(参见图6)。

新扁平管是由传热基板1，空气侧翅片2，热流体侧翅片3组成。其特征在于：在光管内设置翅片，在提紧凑性高的同时，又提高了管壁的稳定性；管壁用导热系数大的复合铝板制造，和翅片为同种材料，钎焊工艺成熟；光管外廓呈流线型，迎风面呈尖角，背风面呈半椭圆，迎风的头部和背风的尾部涡流小，包合热流体光管的两壁，由一块板对折而成，风阻低；迎风面尖角处的焊缝A可用冷压焊或缝焊焊合，焊缝质量可靠，效率高，成本低。

图8是钎焊式光管组结构示意图，图9是图8俯视图，目前国内真空钎焊炉的能加工的工件最大尺寸是长*宽*高为9000*1000*1000mm，当工件尺寸小于上述时，首选公知的真空钎焊工艺。将多根光管间铺设空气侧翅片2，在翅片2的外侧设置空气隔板24，夹紧后入真空钎焊炉整体钎焊，两光管间的翅片2的高度为两侧面翅片高的一倍(参见图9)。由于传热基板1是有铝钎料的复合铝板，故热流体侧翅片3和空气侧翅片2都可与传热基板1互焊，因此整体强度大、接触热阻小是其优点，但需大型真空钎焊炉、工艺复杂、技术要求严、成本高。

图10是拉紧式光管组结构示意图，图11是图10俯视图，当工件过大，无法采用钎焊，就改用拉紧工艺，用夹板4，螺母5，拉杆6，将光管和空气侧翅片2夹紧，使成为一个整体。热流体侧翅片3和空气侧翅片2都未与传热基板2互焊，因此整体强度小、接触热阻大是其缺点，但无需大型真空钎焊炉、工艺简单、技术要求不严、成本低。

图12是由拉紧式组合成的换热模块结构示意图，图13是图12A-A剖视图。将多根光管配上空气侧翅片2，用夹板4，螺母5，拉杆6，将光管和空气侧翅片2夹紧，再配上管板25，汽轮机排汽进口7，布汽啦叭8，不凝抽气口9，进汽封头10，凝水封头11，凝水出口12，将所有接头处焊合后，就组成一块换热模块。

实施例1 空冷凝汽器将多块换热模块通过外接管系集聚成一台空冷器，图14是空冷岛(只取两个屋脊)的结构示意图。空冷岛由多个屋脊式布置而成，每个斜屋面由多块换热模块18集成，通过汽轮机排汽进口8与汽轮机排汽总管14相连，汽轮机排汽在换热模块18中被冷空气冷凝成凝水经凝水出口12，凝水总管15，凝水井16，最后用凝水泵17送回锅炉软水系统。空气靠布置在屋脊下的轴流风机13排送，热风就外排到环境。在每块换热模块的顶部设置布汽啦叭8和不凝抽气口9，再将不凝气抽气口9与真空系统相联(图中未示)，以确保凝汽器所需的真空。

实施例2 压缩式空调室外机图 15是压缩式空调室外机正视结构示意图，图16是图15的俯视图。作为特例，这里的室外机由6块换热模块18组成，汽态制冷剂由汽态制冷剂总管19并联送到换热模块18中，被轴流风机13吸引的空气冷凝成液态制冷剂，汇集后由液态制冷剂总管20送往室内机。

实施例3 大型油冷器图17是大型油冷器正面结构示意图，图18是图17的侧视图。作为特例，这里的油冷却器由三块换热模块18和壳体23组成，热油由热油总管21并联送到换热模块18，被多台轴流风机13吹送的空气冷却成冷油，汇集后由冷油总管22送去循环。

有益放果

由于管内设置翅片，其有益效果是：紧凑性高；用于汽轮机排汽凝汽器，稳定性高；管壁用导热系数大的铝材制造，其有益效果是：热阻低，和翅片为同种材料，钎焊工艺成熟；取消了扁平管迎风面和背风面热介质侧的封条，其有益效果是：减少配套另部器、节约材料，提高工效，可降低成本；使光管的外廓呈流线型，迎风面的热流体侧密封面加工成具有导流作用的尖角形，背风面的热流体侧密封面加工成半椭圆形，其有益效果是：可降低风阻、提高迎面风速；，包合热流体光管的两壁，由一块板对折而成，其有益效果是：可减小焊缝长度，可采用冷压焊或缝焊焊合，提高焊缝质量和降低成本；创新拉紧式换热芯组组装新工艺，打破了公知的板翅式换热器单一采用真钎焊传统工艺，其有益效果是：在使接触热阻增加不大的条件下，使工件尺寸不受真空钎焊炉尺寸的限制，可制造大尺寸的工件。

Claims

1.一种新扁平管空冷器，是由传热基板、热流体侧翅片和空气侧翅片、封头、管板、隔板、夹板，螺母、拉杆、流体进出口接管和壳体组装而成。其特征在于：组成空冷器的光管的热介质侧设置有热流体侧翅片，光管的外廓呈流线型，迎风面呈尖角，背风面呈半椭圆，迎风面尖角处的焊缝A可用冷压焊或缝焊焊合，包合热流体光管的两壁，由一块板对折而成。

2.一种如权利要求1所述的新扁平管空冷器，当用作汽轮机排汽凝汽器时，在每块换热模块的顶部设置布汽啦叭和不凝抽气口，再将不凝气抽气口与真空系统相联。

3.一种如权利要求1所述的新扁平管空冷器，可以采用公知的入炉钎焊工艺，当工件过大，无法采用钎焊，也可以采用拉紧工艺，用夹板、拉杆和螺母夹紧，使换热芯组成为一个整体。