CN106766995A - 一种热管管束式冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种热管管束式冷却装置，包括热管管束、固定管板和冷却塔，热管管束两端固定在固定管板上，热管管束竖直安装在冷却塔内，热管管束由若干形状相同的热管紧密排列而成，热管管束中的每一热管外包裹一个板式换热器，热管的外壁与板式换热器的内壁紧密接触，热管管束末端位于冷却塔的进风口处。本发明的有益效果是安装方便，结构简单，占地面积小；热管与板式换热器的结合应用，加强了热管的换热速率，能够更加快速的将循环水的热量散发出去；减小了冷却塔的高度和占地面积，建设成本减小；同时从板换中得到了温度为40度的热水，此热水可用于锅炉进水的预热或浴池用热水。

Description

一种热管管束式冷却装置

技术领域

本发明属于冷却装置领域，尤其是涉及一种热管管束式冷却装置。

背景技术

热管是一种具有高导热性的传热元件，它通过在全封闭真空管壳内工质的蒸发与凝结来传替热量，具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、可控制温度等一系列优点。现有发电厂、化工厂、炼钢厂等循环水冷却均采用冷却塔。冷却塔是发电厂生产发电过程中重要的传质设备，其作用是通过热质交换，将高温水的热量散入大气中，将循环水的温度降低。其冷却水主要靠冷、热两股流体在塔内混合接触，借助两股液体间的水蒸汽分压力差，使热液体部分蒸发并自身冷却。

双曲线自然通风冷却塔的组成可分为塔筒结构和淋水装置两大部分。塔筒结构包括冷却塔蓄水池、斜支柱(冷却塔进风口)通风筒等，淋水装置包括配水管配水槽，喷溅装置，淋水填料，除水器等。

冷却塔能否完好的工作是满负荷发电和安全发电的必要条件，只有冷却塔有足够的冷却效果，向汽轮发电机组的凝汽器提供足够冷却水才能保证凝汽器的真空度，冷却水的温度愈低，等量蒸汽所作的功愈大，其有效利用率也就愈高。冷却塔能否达到应有的效率是发电能否省煤、省电，节约能源，降低发电成本的一项重要条件。循环水在冷却塔中以传热和蒸发的两种方式与被空气热交换，传热即直接将循环水的热量传递给空气，使其温度升高，而蒸发是通过循环水向空气中蒸发，使空气温度增大，称为潜热传递方式。由于空气在冷却塔中的温度升高且蒸发饱和压力随温度增高而增大，而冷却塔出口即为饱和湿热空气，因此潜热占总热量传递的份额相当大。目前普遍采用的常规湿冷系统的冷却塔在冷却循环水的同时通过蒸发向空气中排出大量的废热，这种换热方式导致大量蒸发水量损失。循环水的冷却温度对企业经济效益有很大的影响，冷却塔的循环水冷却方式增大了空气中的排放。同时，开放式的冷却塔占地面积大，且容易进入杂物，造成水泵的阻塞。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种热管管束式冷却装置，尤其适合电厂、低温余热发电及化工厂等循环水冷却。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种热管管束式冷却装置，包括热管管束、固定管板和冷却塔，热管管束两端固定在固定管板上，热管管束竖直安装在冷却塔内，热管管束由若干形状相同的热管紧密排列而成，热管管束中的每一热管外包裹一个板式换热器，热管的外壁与板式换热器的内壁紧密接触，热管管束末端位于冷却塔的进风口处。

其中，板式换热器为螺旋板式换热器，每相邻两个螺旋板式换热器相对部位的螺旋升角的角度错开，使得各螺旋板式换热器接触时各螺旋板式换热器的外缘螺旋线有一部分镶嵌在相邻的螺旋板式换热器的螺旋槽中。热管管束中的热管的排布形状为等边三角形或正方形。热管管束中的热管排布方式为等径布管或为异径布管。

进一步的，热管管束式冷却装置还包括风机，风机安装在冷却塔的上部。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，安装方便，结构简单，占地面积小；热管与板式换热器的结合应用，加强了热管的换热速率，能够更加快速的将循环水的热量散发出去；减小了冷却塔的高度和占地面积，建设成本减小；同时从板换中得到了温度为40度的热水，此热水可用于锅炉进水的预热或浴池用热水。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的热管等径排布结构示意图；

图3是本发明的热管异径排布结构示意图；

图4是本发明的螺旋板式换热器的结构示意图。

图中：

1、热管 2、板式换热器

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供一种热管管束式冷却装置，包括热管管束、固定管板和冷却塔，热管管束两端固定在固定管板上，热管管束的外围用若干箍圈固定，热管管束竖直安装在冷却塔内，沿冷却塔内周周向均匀设置，热管管束由若干形状相同的热管1紧密排列而成，热管管束中的每一热管1外包裹一个板式换热器2，热管1的外壁与板式换热器2的内壁紧密接触，热管1可以将热量快速传递给板式换热器2，进行充分快速散热，热管管束末端位于冷却塔的进风口处，热管管束中的热量有流动风带走，同时，在冷却塔的顶端设置有风机，可以将冷却塔中的流动风抽走，同时将流动风中的热量带走。此外，冷却塔中的循环水流经热管管束时，循环水和热管管束中的热管1进行换热，热管1进行蒸发冷凝的过程中，将热量循环水中的热量传递给热管1外面包裹的板式换热器2，板式换热器2经过对流或辐射将热量传递出去，实现循环水的降温换热。

其中，板式换热器2为可拆卸式板式换热器或者螺旋板式换热器。如图4所示，板式换热器为螺旋板式换热器时，每相邻两个螺旋板式换热器相对部位的螺旋升角的角度错开，使得各螺旋板式换热器接触时各螺旋板式换热器的外缘螺旋线有一部分镶嵌在相邻的螺旋板式换热器的螺旋槽中，在螺旋槽中实现周期性点接触，从而在热管管束外形成强制绕流通道，进而使得热管管束与冷空气的接触面积增大，快速传导热量。

热管管束中的热管1的排布形状为等边三角形或正方形。等边三角形排列较紧凑，循环水在热管管束外湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。

热管管束中的热管1排布方式为等径布管或为异径布管。热管1等径排布时，如图2所示，每个热管1的传热系数相同，传递的热量相同；热管1异径排布时，如图3所示，在流体流量变化时，异径管排列可减少传热系数的变化幅度，具有造作稳定，操作弹性大的特点。当负荷在一定范围的变化或波动时，设备仍具有较好的性能。管子越长，大小管中流量的分配差异越明显。当流量减小时，小管内流速降低率小，大管内流速降低率大。流量降低时，异径管排列的管侧平均传热系数减小幅度较小。大小管传热系数的加权平均计算表明，流量降低后，管内传热系数有一定幅度的上升。

在电厂发电的工作过程中，在除氧器水箱内的水经过给水泵升压后通过高压加热器送入省煤器。在省煤器内，水受到热烟气的加热，然后进入锅炉顶部的气包内。在锅炉炉膛四周密布着水管，称为水冷壁。水冷壁水管的上下两端均通过联箱与汽包连通，汽包内的水经由水冷壁不断循环，吸收着煤炭燃烧过程中放出的热量。部分水在冷壁中被加热沸腾后汽化成水蒸汽，这些饱和蒸汽由汽包上部流出进入过热器中。饱和蒸汽在过热器中继续吸热，称为过热蒸汽。过热蒸汽由很高的压力和温度，因此有很大的热势能。具有热势能的过热蒸汽经管道引入汽轮机后，便将热势能转变成动能。高速流动的蒸汽推动汽轮机转子转动，形成机械能。释放出热势能的蒸汽从汽轮机下部的排气口排出，称为乏汽。乏汽在凝汽器内被循环水泵送入凝汽器的冷却水冷却，从新凝结成水，凝结水由凝结水泵送入低压加热器并最终回到除氧器内，完成一个循环。

其中，高温的乏汽在冷却过程中经过热管管束时，将热量传导给热管管束，高温乏汽流过热管管束后的温度下降，温度下降后的乏汽温度在40℃左右形成循环水，此时的循环水可以用于对锅炉进水的预热，也可以用于浴池用的热水；同时，高温的乏汽将热能传递给热管管束，热管管束将获得的热量用于冷水的加热，如锅炉进水为冷水，此部分热量可以对其进行预先加热，这样可以减少锅炉进水加热的时间，能够节省能源。

本实例的工作过程：循环水流经热管管束时，由于热管1自身的特性，进行蒸发冷凝，将循环水中的热量传递给板式换热器2，板式换热器2经过传导或对流将热量传递给冷空气，进行热量交换，实现将循环水中的热量传递出去，进行降温。同时，热管管束将获得热能用于进水的加热，或进水中间过程的加热，将热量传递给进水，对进水进行预热，这样能够节省能源。

热管管束式冷却装置适用于发电厂、化工厂等需要对循环水进行冷却的场所，可以安装在凉水塔中，或者取代凉水塔等的敞开式冷却以及盘管风冷等的冷却方式，节省水电、土建费用。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用上述技术方案，安装方便，结构简单，占地面积小；热管与板式换热器的结合应用，加强了热管的换热速率，能够更加快速的将循环水的热量散发出去；减小了冷却塔的高度和占地面积，建设成本减小；同时从板换中得到了温度为40度的热水，此热水可用于锅炉进水的预热或浴池用热水。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (6)

1.一种热管管束式冷却装置，其特征在于：包括热管管束、固定管板和冷却塔，所述热管管束两端固定在所述固定管板上，所述的热管管束竖直安装在所述的冷却塔内，所述的热管管束由若干形状相同的热管紧密排列而成，所述热管管束中的每一热管外包裹一个板式换热器，所述的热管的外壁与所述的板式换热器的内壁紧密接触，所述的热管管束末端位于所述冷却塔的进风口处。

2.根据权利要求1所述的热管管束式冷却装置，其特征在于：所述的板式换热器为螺旋板式换热器，每相邻两个螺旋板式换热器相对部位的螺旋升角的角度错开，各螺旋板式换热器接触时各螺旋板式换热器的外缘螺旋线有一部分镶嵌在相邻的螺旋板式换热器的螺旋槽中。

3.根据权利要求1或2所述的热管管束式冷却装置，其特征在于：所述热管管束中的热管的排布形状为等边三角形或正方形。

4.根据权利要求3所述的热管管束式冷却装置，其特征在于：所述的热管管束中的热管排布方式为等径布管。

5.根据权利要求3所述的热管管束式冷却装置，其特征在于：所述的热管管束中的热管排布方式为异径布管。

6.根据权利要求1所述的热管管束式冷却装置，其特征在于：还包括风机，所述风机安装在所述冷却塔的上部。