CN112728959B - 一种基于气液相变的发电厂空冷换热器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于气液相变的发电厂空冷换热器及方法，所述基于气液相变的发电厂空冷换热器包括：管翅式空冷换热器、挡风墙和送风装置；所述管翅式空冷换热器和所述送风装置均设置于所述挡风墙内；所述送风装置用于实现自上而下为所述管翅式空冷换热器送风；所述管翅式空冷换热器包括流通管道；所述流通管道的外壁上沿轴向方向安装有若干翅片，翅片内设置有热管，所述热管内设置有气液相变工质。本发明能够解决空冷系统管翅式空冷换热器背风面温度高、换热差的技术问题，可提高火电机组空冷系统的冷却效率。

Description

一种基于气液相变的发电厂空冷换热器及方法
技术领域
本发明属于火电厂空冷系统技术领域，特别涉及一种基于气液相变的发电厂空冷换热器及方法。
背景技术
空冷系统凭借其显著的节水效果在富煤少水的地区的火力发电机组中得到了广泛的运用，现有空冷系统的核心是管翅式空冷换热器，其作用是将火电机组的乏汽进行冷凝功。管翅式空冷换热器具有结构紧凑，适应性强等优点，但是管翅式空冷换热器工作时，由于圆柱绕流问题，翅片上的温度分布不均匀，迎风区温度高，背风区温度低，导致背风区出现热量聚集现象，降低了换热器的换热效率，从而会降低火电机组的热效率，造成经济损失。
综上，开展管翅式空冷换热器强化换热技术的研究，开发新型的空冷管翅式空冷换热器结构及系统具有重要的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于气液相变的发电厂空冷换热器及方法，以解决上述存在的一个或多个技术问题。本发明能够解决空冷系统管翅式空冷换热器背风面温度高、换热差的技术问题，可提高火电机组空冷系统的冷却效率。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的一种基于气液相变的发电厂空冷换热器，包括：管翅式空冷换热器、挡风墙和送风装置；
所述管翅式空冷换热器和所述送风装置均设置于所述挡风墙内；所述送风装置用于实现自上而下为所述管翅式空冷换热器送风；
所述管翅式空冷换热器包括流通管道；所述流通管道的外壁上沿轴向方向安装有若干翅片，翅片内设置有热管，所述热管内设置有气液相变工质。
本发明的进一步改进在于，所述翅片为拼接式翅片，所述拼接式翅片内设置有所述热管。
本发明的进一步改进在于，若干翅片沿所述流通管道的轴线方向均布；所述流通管道的排布方式为交叉排布。
本发明的进一步改进在于，所述热管为沿流通管道周向的封闭环状；各个翅片上的热管的尺寸完全一致。
本发明的进一步改进在于，所述热管内部采用蜂窝式翅片结构。
本发明的进一步改进在于，换热过程中，迎风面热管内部为气态相变工质，背风面热管内部为液态的相变工质。
本发明的进一步改进在于，所述热管内设置的气液相变工质为R1233zd，热管内部压强为0.3MPa。
本发明的进一步改进在于，所述送风装置为风机；所述风机设置于所述管翅式空冷换热器的下方，所述风机反转用于实现自上而下为所述管翅式空冷换热器送风。
本发明的一种基于气液相变的发电厂空冷换热方法，基于本发明的一种基于气液相变的发电厂空冷换热器，包括以下步骤：
换热过程中，送风装置使空气从上至下流过管翅式空冷换热器；其中，管翅式空冷换热器迎风面温度低，背风面温度高；背风面热管内部的液态相变工质吸热变为气态相变工质，降低背风面翅片和流通管道的温度；气态相变工质由于浮升力流到迎风面热管内，迎风面流通管道和翅片的温度较低，使气态相变工质放热并冷凝成液态相变工质；液态相变工质由于重力作用流至背风面热管内再次进行吸热。
进一步地，通过选择不同的气液相变工质和改变热管内的压力控制热管的吸热量。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提出一种基于气液相变的发电厂空冷换热器及系统，通过合理设计翅片气液相变热管结构及空冷风机的布置位置，解决空冷系统管翅式空冷换热器背风面温度高、换热差的问题，提高火电机组空冷系统的冷却效率
本发明提供提出一种基于气液相变的发电厂空冷换热器及系统，通过气液相变热管，将空冷系统背风面翅片和流通管道的热量传递至迎风面，解决空冷系统背风面翅片和流通管道散热困难、温度高的问题。另外，通过增加热管，增加了换热器与空气的换热面积，提高了换热器的换热量和效率。另外，本发明中热管内部的热量输运过程是通过相变工质密度差和重力作用自驱动循环完成，不需要额外提供动力，不但强化换热效果明显，而且节能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍；显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例中，空冷换热器整体结构示意图；
图2是本发明实施例中，管翅式空冷换热器结构示意图；
图3是本发明实施例中，蜂窝式翅片结构示意图；
图1至图3中，1、管翅式空冷换热器；2、挡风墙；3、风机；4、拼接式翅片；5、热管；6、流通管道。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术效果及技术方案更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例。基于本发明公开的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，都应属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例的一种基于气液相变的发电厂空冷换热器包括设有热管的管翅式空冷换热器1、风机3和挡风墙2等。其中，管翅式空冷换热器1由热管5、拼接式翅片4、流通管道6构成。所述热管1沿流通管道6轴向均匀分布，热管5内部含有相变工质。风机3处于换热器下方，风扇反向转动，使空气自上而下流过管翅式空冷换热器。
请参阅图2，较佳地，所述热管5由拼接式翅片固定，降低接触热阻，方便拆卸。
更佳地，所述周向热管为封闭环状，各个翅片上热管尺寸完全一致，固定在翅片上，背风面热管内部的液态相变工质吸热变为气态后，可以靠浮升力流到迎风面热管内部；同时气态相变工质在迎风面热管内放热冷凝成液态后，可以依赖重力作用回流至背风面热管内部再次进行吸热。
请参阅图3，更佳地，所述热管内部采用蜂窝式翅片结构，增加换热面积，防止液体分布不均。
更佳地，所述相变工质应具有较高汽化潜热、导热系数和密度，以减少相变工质的用量和热管的体积。通过选择相变工资和改变热管内的压力控制热管的吸热量。
本发明提供提出一种基于气液相变的发电厂空冷换热器,，通过气液相变热管，将空冷系统背风面翅片和流通管道的热量传递至迎风面，解决空冷系统背风面翅片和流通管道散热困难、温度高的问题。另外，通过增加热管，增加了换热器与空气的换热面积，提高了换热器的换热量和效率。另外，本发明中热管内部的热量输运过程是通过相变工质密度差和重力作用自驱动循环完成，不需要额外提供动力，不但强化换热效果明显，而且节能。
本发明实用案例中，所述热管中选用的相变工质为R1233zd，热管内部压强为0.3MPa，此时该相变工质的沸点为40℃，高于空冷换热器工作时迎风面温度，低于背风面温度。在换热器工作过程中，由于换热器迎风面温度低，背风面温度高。背风面热管内部的液态相变工质吸热变为气态，降低背风面翅片和流通管道的温度。气态相变工质由于浮升力，会流到迎风面热管内部，迎风面流通管道和翅片的温度较低，使气态相变工质放热并冷凝成液态。液态相变工质由于重力作用，流至背风面热管内部再次进行吸热。因此本发明可通过相变工质的气液相变将翅片上的热量更均匀地被空气带走。有效解决管翅式空冷换热器散热能力不足而引起的温度不均的问题，提高换热性能和工作效率。
综上，本发明提供了一种基于气液相变的管翅式空冷换热器结构，包括封闭周向热管、拼接式翅片、流通管道、风机风扇、挡风墙。所述封闭周向热管沿流道轴向均匀分布，内部充注一定质量和压强的相变工质。所述拼凑式翅片将热管固定，方便拆卸，减少接触热阻，保证热管不受流体扰动的影响。所述流通管道排布方式为交叉排布。所述的风机位于换热器下方，风扇反转，使来流自上而下流过换热器。所述挡风墙防止外界自然风影响换热。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于气液相变的发电厂空冷换热器，其特征在于，包括：管翅式空冷换热器(1)、挡风墙(2)和送风装置；
所述管翅式空冷换热器(1)和所述送风装置均设置于所述挡风墙(2)内；所述送风装置用于实现自上而下为所述管翅式空冷换热器(1)送风；
所述管翅式空冷换热器(1)包括流通管道(6)；所述流通管道(6)的外壁上沿轴向方向安装有若干翅片，翅片内设置有热管(5)，热管(5)内设置有气液相变工质；
其中，所述翅片为拼接式翅片(4)，所述拼接式翅片(4)内设置有所述热管(5)；若干翅片沿所述流通管道(6)的轴线方向均布，各个翅片上的热管(5)的尺寸完全一致；所述流通管道(6)的排布方式为交叉排布；
换热过程中，迎风面热管内部为气态相变工质，背风面热管内部为液态的相变工质；
所述送风装置为风机(3)；所述风机(3)设置于所述管翅式空冷换热器(1)的下方，所述风机(3)反转用于实现自上而下为所述管翅式空冷换热器(1)送风。
2.根据权利要求1所述的一种基于气液相变的发电厂空冷换热器，其特征在于，所述热管(5)为沿流通管道(6)周向的封闭环状。
3.根据权利要求1所述的一种基于气液相变的发电厂空冷换热器，其特征在于，所述热管(5)内部采用蜂窝式翅片结构。
4.根据权利要求1所述的一种基于气液相变的发电厂空冷换热器，其特征在于，所述热管(5)内设置的气液相变工质为R1233zd，热管(5)内部压强为0.3MPa。
5.一种基于气液相变的发电厂空冷换热方法，其特征在于，基于权利要求1所述的一种基于气液相变的发电厂空冷换热器，包括以下步骤：
换热过程中，送风装置使空气从上至下流过管翅式空冷换热器；其中，管翅式空冷换热器迎风面温度低，背风面温度高；背风面热管内部的液态相变工质吸热变为气态相变工质，降低背风面翅片和流通管道的温度；气态相变工质由于浮升力流到迎风面热管内，迎风面流通管道和翅片的温度较低，使气态相变工质放热并冷凝成液态相变工质；液态相变工质由于重力作用流至背风面热管内再次进行吸热。
6.根据权利要求5所述的一种基于气液相变的发电厂空冷换热方法，其特征在于，通过选择不同的气液相变工质和改变热管内的压力控制热管的吸热量。
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