CN104596346A - 一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，由至少一组沿间冷塔周向布置的均流组件组成，具体包括冷却三角，冷却三角空腔内设有用于改变冷却三角进风流向的第一均流平板，第一均流平板沿冷却三角中间对称面布置，并向外延伸到冷却三角外侧；冷却三角的两侧冷却柱的外端面上分别设有用于聚拢和引流进风的第二、第三均流平板，第二、第三均流平板分别沿间冷塔径向线向外延伸布置，第一、第二、第三均流平板均沿竖直方向布置。本发明通过三组均流平板相互配合，减小了冷却三角空气入口处的进风偏离程度，消除了冷却三角内空气的低速涡流区域，最大化了对冷却三角的进风均流效果，并最终改善了冷却三角及间冷塔的整体冷却性能。

Description

一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置

技术领域

本发明属于火/核电站间接空冷领域，特别涉及一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置。

背景技术

随着我国水资源管理制度的日趋严格，间接空冷塔作为电站的主要冷却方式，逐渐应用于我国西北、华北等干旱缺水地区。通常间接空冷塔内的循环水通过冷却三角型散热器以对流换热的方式，将热量传递给环境空气。因此其冷却极限为环境空气干球温度，冷却能力相对较低。

根据现有的研究表明，间冷塔冷却能力受进风空气流场结构及其进风量影响较大，而环境风的存在则会直接改变进塔空气流场结构及其进风量的大小，并最终影响间冷塔的整体冷却性能。

如图1所示，为现有的间接空冷电站所用自然通风间接空冷塔，冷却三角型散热器1在进风口外侧竖直布置。如图2所示，为现有间冷塔散热冷却三角布置方式的半塔横截面示意图。由图2可知，沿间冷塔半塔周向，冷却三角型散热器可分为五个冷却扇段，沿整塔周向则可分为十个扇段。为研究环境自然风的影响，将迎风侧最头端的散热冷却三角的周向角度θ定义0°，将背风侧最后一个冷却三角的周向角度定义为180°。基于该预定义，间冷塔半塔五个扇段的周向角度依次为：第一扇段4，涵盖的扇角范围为0°～36°；第二扇段5，涵盖的扇角范围为36°～72°；第三扇段6，涵盖的扇角范围为72°～108°；第四扇段7，涵盖的扇角范围为108°～144°；第五扇段8，涵盖的扇角范围为144°～180°。

如图3、图4所示，为现有间冷塔散热冷却三角的横剖面结构示意图，其是由两个相同结构的冷却柱和一个百叶窗14组成。冷却柱采用的翅片管束式散热器，通常为4排管或6排管。百叶窗14布置在冷却三角型散热器的进风口，起到调节进风量的作用。百叶窗在夏季保持全开，在较冷季节部分开启。如图2所示，各散热冷却三角沿间冷塔周向均匀布置，冷却三角中心线16即过间冷塔中心的径向延长线。

为方便说明环境自然风3对间冷塔的冷却性能的影响，现将冷却三角的两个冷却柱分别预定义为θ_-1冷却柱11和θ₊₂冷却柱17，其中θ_-1冷却柱11位于周向角度θ较小一侧，θ₊₂冷却柱17位于周向角度θ较大一侧。无环境自然风影响时，环境空气几乎全部能够沿径向自然流动进入冷却三角，并依次流经θ_-1冷却柱11和θ₊₂冷却柱17，完成换热。冷却三角空气流场结构关于冷却三角中心线16对称，其θ_-1冷却柱11和θ₊₂冷却柱17冷却性能相同。

根据实际运行状况，间冷塔总是受到或大或小的环境自然风的影响，间冷塔设计的环境自然风风速一般取为4m/s或6m/s。如图5所示，为在4m/s的环境设计风速下，塔侧中的第三扇段6的几个冷却三角空气流场结构示意图。如图5可知，4m/s的环境侧风造成塔侧空气周向速度较大，从而使冷却三角空气入口进风偏离冷却三角对称面19一定角度θ_d，并在冷却三角的θ_-1冷却柱11进风侧引起低速漩涡，降低了θ_-1冷却柱11的通风量，弱化了θ_-1冷却柱11的冷却性能。如图6所示，为冷却三角θ_-1冷却柱11的下水侧管束出口水温20和θ₊₂冷却柱17的下水侧管束出口水温21。由图6可知，θ_-1冷却柱11的出塔水温平均比θ₊₂冷却柱17的出塔水温高约3.5℃。

如图7所示，为在4m/s的环境侧风下，半塔各冷却三角空气入口进风径向偏离度θ_d的周向变化曲线图。由图7可知，在第二扇段5、第三扇段6和第四扇段7的塔侧范围内，冷却三角的进风偏离度都比较大，基本在45°～70°范围之内，远大于迎风侧第一扇段4和背风侧第五扇段8内冷却三角的进风偏离度。根据上述4m/s的环境侧风下第三扇段6的空气流场结构和出水温度分布的结果来类推，因为第二、第四扇段与第三扇段同样具有较大的进风偏离度，环境侧风同样会在θ_-1冷却柱11进风侧引起漩涡，从而降低其进风流速，继而减小θ_-1冷却柱11的通风量，因此使得θ_-1冷却柱11的冷却性能弱化，最终造成θ_-1冷却柱11的出塔水温明显升高，也使相应冷却三角整体性能弱化。

因此研发一种适用于间冷塔散热冷却三角的气侧流场均流装置，通过对塔侧冷却三角的现有空气流场结构进行优化、减小其进风偏离度，进而降低环境自然风对冷却三角某一侧冷却柱冷却性能的不利影响，实现该冷却柱冷却性能和相应冷却三角整体冷却性能的提高，已成为一种急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种间冷塔散热冷却三角气侧均流装置，解决环境自然风下冷却三角空气入口进风偏离大所带来的不利影响，通过冷却三角空气流场的优化组织，提高冷却三角空气流场的均匀性，降低环境侧风对某一冷却柱的不利影响，从而提高冷却三角整体冷却性能，并最终改善提高间冷塔整体冷却性能。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，包括：

冷却三角本体，所述冷却三角本体的内置空腔内设有用于改变冷却三角进风流向的第一均流平板，所述第一均流平板沿冷却三角的中间对称面布置，并向外延伸到冷却三角进风口的百叶窗外侧；所述冷却三角本体的两侧冷却柱的外端面上分别设有用于聚拢和引流冷却三角进风的第二、第三均流平板，所述第二、第三均流平板分别沿间冷塔径向向外延伸布置。

作为优选，所述第一、第二、第三均流平板均沿竖直方向布置，并分别与冷却三角本体的顶面和底面两封闭端固定连接。

作为优选，所述第一、第二、第三均流平板均采用矩形截面形状，用来降低冷却三角进风偏离度，优化冷却三角空气流场结构，减小空气流过时的形体阻力。

作为优选，所述第一、第二、第三均流平板均均采用倒梯形截面形状，用来降低冷却三角进风偏离度，优化冷却三角空气流场结构，减小空气流过时的形体阻力。

作为优选，所述第一均流平板与冷却三角的内端之间设有预留间隙。

作为优选，所述第一、第二、第三均流平板的外表面应平滑，用来减小空气流过时产生的沿程摩擦阻力。

作为优选，所述第二、第三均流平板关于冷却三角的中心面对称布置，用来保证在冷却三角的两侧为不同环境风向下的进风提供相同的均流作用。

作为优选，所述第一、第二和第三均流平板沿竖直方向的外端面处在以间冷塔中心为圆心的同一圆柱弧面内。

作为优选，在冷却三角的两侧冷却柱的夹角为α、冷却三角的两侧冷却柱的长边长度均为L的条件下，第一均流平板内端与冷却三角内端顶点之间的距离为δ，应保证第二、第三均流平板自冷却三角冷却柱外端面，沿间冷塔径向向外延伸距离l，应保证 $0<l<L\&times;\cos \left(\frac{\mathrm{\&alpha;}}{2}\right).$

作为优选，所述百叶窗采用纵向布置的平直板片结构。

本发明的有益效果是：

1.本发明通过在间冷塔散热冷却三角的中间对称面设置均流平板，在环境自然风下，改变冷却三角空气入口的进风流向，减小冷却三角内的低速涡流区域，消除该涡流区域对相邻冷却柱的不利影响，实现冷却三角内两冷却柱通风量的平衡匹配，进而改善提高冷却三角整体冷却性能。

2.通过冷却三角外缘两侧的均流平板，减小中间均流平板对其背风侧冷却柱的不利影响，从而最大化中间均流平板的均流效果，提高冷却三角的整体性能，最终实现间冷塔冷却性能的提高。

3.冷却三角气侧好的均流效果保证了间冷塔在大风环境下运行的可靠性，提高了间冷塔运行的经济性和安全性，创造了经济效益。

附图说明

图1为现有间接空冷电站用间冷塔；

图2为现有间冷塔散热冷却三角布置方式的半塔横截面示意图；

图3为现有间冷塔散热冷却三角的横截面结构示意图；

图4为现有间冷塔散热冷却三角的一个冷却柱的横截面结构放大示意图；

图5为在4m/s设计风速下现有间冷塔的塔侧第三扇段的冷却三角流场结构示意图；

图6为在4m/s设计风速下现有间冷塔的塔侧第三扇段的冷却三角出水温度分布图；

图7为在4m/s设计风速下现有间冷塔的冷却三角进风偏离度的周向变化曲线图；

图8为本发明的一个实施例的横剖面结构示意图；

图9为本发明的一个实施例的顶端三维示意图；

图10为本发明的一个实施例的底端三维示意图；

图11为本发明的一个实施例的设计结构示意图；

图12为本发明中的矩形均流平板示意图；

图13为本发明中的倒梯形均流平板示意图；

其中1.冷却三角型散热器，2.塔壳，3.环境自然风，4.第一扇段，5.第二扇段，6.第三扇段，7.第四扇段，8.第五扇段，9.过冷却三角顶点的间冷塔径向延长线，10.间冷塔中心，11.θ_-1冷却柱，12.上水侧管束，13.下水侧管束，14.百叶窗，15.空气，16.冷却三角中间对称面，17.θ₊₂冷却柱，18.冷却三角入口中心线投影，19.冷却三角入口面中线处的空气速度，20.θ_-1冷却柱下水侧管束出口水温，21.θ₊₂冷却柱下水侧管束出口水温，22.冷却三角外端，23.冷却三角内端，24.第一均流平板，25.第二均流平板，26.第三均流平板，27.过均流平板外端点的圆柱弧面，28.过冷却柱内端点的圆柱弧面，29.过间冷塔中心的径向直线，30.间冷塔中心方向，31.冷却三角顶面，32.冷却三角底面，33.冷却柱θ_-1外端面的外侧拐点，34.冷却柱θ₊₂外端面的外侧拐点，35.矩形均流平板，36.倒梯形均流平板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

如图1所示，在间冷塔的塔壳2外，在间冷塔进风口外侧竖直布置有冷却三角型散热器1。如图2所示，是现有间冷塔散热冷却三角布置方式的半塔横截面示意图，图中表示各组散热冷却三角沿间冷塔周向均匀布置在以间冷塔中心10为圆心的扇面上，9为过冷却三角内端顶点的间冷塔径向延长线，其在冷却三角中间对称面上，环境自然风3的风向如图所示。如图3所示，为现有间冷塔一个散热冷却三角的结构示意图，其中包括两个相同结构的θ_-1冷却柱11和θ₊₂冷却柱17及一个百叶窗14，冷却柱θ_-111和冷却柱θ₊₂17的夹角为α，冷却柱θ_-111和冷却柱θ₊₂17的外侧管束为上水侧管束12，内侧管束为下水侧管束13，空气15流经百叶窗14进入冷却三角。如图4所示，为现有间冷塔散热冷却三角的一个冷却柱的横截面的结构放大示意图,冷却柱采用的翅片式散热管束，通常为4排管或6排管。百叶窗14布置在散热冷却三角的进风口，起到调节进风量的作用。百叶窗14在夏季保持全开，在较冷季节部分开启。由于冷却三角沿间冷塔周向均匀布置，过冷却三角内端顶点的间冷塔径向延长线在冷却三角中间对称面16上。

如图5可知，4m/s的环境侧风造成塔侧空气周向速度较大，图中的14为冷却三角进口百叶窗，16为冷却三角中间对称面，冷却三角进口百叶窗14和冷却三角中间对称面16的交线,即冷却三角的入口中心线投影18，此处测定的冷却三角入口面中线处的空气速度19相对于沿冷却三角中间对称面16的水平投影线偏离一定角度θ_d，而在冷却三角的θ_-1冷却柱11进风侧引起低速空气涡流区域，降低了θ_-1冷却柱11的通风量，弱化了θ_-1冷却柱11的冷却性能，最终造成θ_-1冷却柱11的出塔水温明显升高。由图6可知，θ_-1冷却柱下水侧管束出口水温20平均比θ₊₂冷却柱下水侧管束出口水温21高约3.5℃。

如图8所示，一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，由一组沿间冷塔的周向布置的均流组件组成，具体包括第一、第二和第三均流平板。第一均流平板24的布置原则是减小环境自然风在冷却三角进风口所造成的进风偏离，以消除冷却三角内空气的低速流动漩涡；第二均流平板25、第三均流平板26的布置原则是在环境自然风下减小第一均流平板24对其背风侧冷却柱的不利影响，实现最大化第一均流平板24的均流效果的辅助作用；第二、第三均流平板对称布置在冷却三角外侧的原则，是在不同风向的环境自然风影响下，保证冷却三角两侧的均流效果相同。

从图8可以看出，就冷却三角所在间冷塔而言，第一、第二和第三均流平板沿竖直方向的外端处在以间冷塔中心为圆心的同一圆柱弧面内，两冷却柱的内端点也处在以间冷塔中心为圆心的同一圆柱弧面内。过均流平板外端点的弧面27和过冷却柱内端点的弧面28分别沿间冷塔中心方向30，由过间冷塔中心的径向直线29，与间冷塔中心10连接。也就是第一、第二和第三均流板在某一高度处的外侧端点处在以间冷塔在该高度横截面的中心为圆心的同一圆周上。

第一均流平板24，起到对冷却三角气侧流场均流的作用，第一均流平板24沿冷却三角的对称中心面向外延伸布置，延伸面位于百叶窗14之外，第一均流平板24的内端面距冷却三角内端顶点之间有预留δ的距离。

第一、第二、第三均流平板均采用平薄板结构，第二均流平板25和第三均流平板26均起到辅助第一均流平板24发挥均流效果、优化冷却三角内空气流场的作用。

如图12、图13所示，第一、第二、第三均流平板采用矩形截面或倒梯形截面，如图中的矩形均流平板35和倒梯形均流平板36，用来降低冷却三角进风偏离度，优化冷却三角空气流场结构；均流平板的厚度，是在满足大风载荷强度的条件下，应尽可能薄，以减小空气流过时的形体阻力。

第一均流平板24延伸到冷却三角外侧，与第二、第三均流平板沿竖直方向的外端面处在以间冷塔中心为圆心的同一圆柱弧面内。

第二均流平板25、第三均流平板26对称布置在冷却三角外端22的外侧，两均流平板内端与冷却柱外端面固定布置，并相对于第一均流平板24所在的冷却三角对称中心面对称，第二均流平板25、第三均流平板26的顶端和底端分别与冷却三角的顶面和底面连接固定，并沿间冷塔的径向外延伸一定距离l。

第一均流平板24、第二均流平板25和第三均流平板26，均具有整洁、光滑的外表面，用来减小空气流过时产生的沿程摩擦阻力。

冷却三角的两侧冷却柱的夹角为α，即冷却柱θ_-111和冷却柱θ₊₂17夹角为α,α一般为40°～50°范围之内，冷却三角的两侧冷却柱的长边长度均为L，第一均流平板内端与冷却三角内端顶点间有距离δ，应保证第二、第三均流平板自冷却三角冷却柱外端面，沿间冷塔径向向外延伸距离l，应保证

如图9、图10和图11所示，第一均流平板24、第二均流平板25、第三均流平板26的顶端、底端分别通过冷却三角的顶面31和底面32两封闭端安装固定。如图8、图9、图10和图11所示，第二均流平板25由冷却柱θ_-111的外端壁焊接固定，第三均流平板26由冷却柱θ₊₂17的外端壁焊接固定。

本发明工作时，通过将第一均流平板24插入冷却三角的百叶窗14的内侧距离冷却三角内端顶点δ距离的位置处，并分别与冷却三角的顶面和底面焊接固定，将第二均流平板25与冷却柱θ_-111的外端面的外侧拐点33焊接，并实现第二均流平板25沿过θ_-111的外端面的外侧拐点33的间冷塔的径向线向外延伸，且第二均流平板25的顶面和底面分别与冷却三角顶面和底面固定，将第三均流平板26分别与冷却柱θ₊₂17的外端面的外侧拐点34焊接，并保证第三均流平板26沿过θ₊₂17的外端面的外侧拐点34的间冷塔的径向线向外延伸，且第三均流平板26的顶面和底面分别与冷却三角顶面和底面固定。由此完成对间接空冷塔散热冷却三角的气侧均流装置的安装。

本发明的间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，通过冷却三角两侧的第二、第三均流平板和中间第一均流平板三组均流平板相互配合，在环境自然风影响下，通过减小冷却三角空气入口处的进风偏离，消除冷却三角内的空气低速涡流区域，可最大化对进口来风的均流效果，减小环境自然风对冷却柱的冷却性能的弱化，平衡两冷却柱通风量及其冷却性能，从而提高相应冷却三角的整体冷却性能，并最终改善提高间冷塔的冷却性能。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，由至少一组沿间冷塔周向布置的均流组件组成，其特征是，

每组均流组件包括冷却三角本体，所述冷却三角本体的内置空腔内设有用于改变冷却三角进风流向的第一均流平板，所述第一均流平板沿冷却三角的中间对称面布置，并向外延伸到冷却三角进风口的百叶窗外侧；所述冷却三角本体的两侧冷却柱的外端面上分别设有用于聚拢和引流冷却三角进风的第二、第三均流平板，所述第二、第三均流平板分别沿间冷塔径向向外延伸布置。

2.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述第一、第二、第三均流平板均沿竖直方向布置，并分别通过冷却三角的顶面和底面两封闭端固定连接。

3.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述第一、第二和第三均流平板沿竖直方向的外端面处在以间冷塔中心为圆心的同一圆柱弧面内。

4.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述第一、第二、第三均流平板均采用矩形截面形状。

5.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述第一、第二、第三均流平板均采用倒梯形截面形状。

6.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述第一均流平板与冷却三角的内端之间设有预留间隙。

7.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述第一、第二、第三均流平板的外表面应平滑。

8.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述第二、第三均流平板关于冷却三角的中心面对称布置。

9.如权利要求6所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，作为优选，在冷却三角的两侧冷却柱的夹角为α、冷却三角的两侧冷却柱的长边长度均为L的条件下，第一均流平板内端与冷却三角内端顶点之间的距离为δ，应保证第二、第三均流平板自冷却三角冷却柱外端面，沿间冷塔径向向外延伸距离l，应保证

10.如权利要求1所述的一种间冷塔散热冷却三角的气侧均流装置，其特征是，所述百叶窗采用纵向布置的平直板片结构。