CN1159564A

CN1159564A - 冷凝器

Info

Publication number: CN1159564A
Application number: CN96123229A
Authority: CN
Inventors: 佐藤健二; 谷口晶洋; 大串伸
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-12-15
Filing date: 1996-12-13
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2016-12-13
Also published as: US6041852A; KR970047723A; KR100194778B1; JPH09222284A; CN1116583C; JP3735405B2

Abstract

一种冷凝器，可防止因空气排出管带来的空气流压力损失，防止热能损失，并可获得冷凝器的小型化。在由多个冷却管相互平行排列而成的冷却管管束20的上下方向中央部，设有下端向左右方向扩开的呈八字形的挡板24，在所述挡板24的下侧，设有被左右对称一分为二的呈逐渐扩展状的空气冷却用冷却管组25a、25b，在冷却管管束20内部，设有下端与空气冷却用冷却管组25a、25b的上部空间连通且向上方延伸的空气排出内管29。

Description

冷凝器

本发明涉及使火力或原子能发电设备中的蒸气透平的排出蒸气冷凝的冷凝器。

一般在蒸气透平设备中，用蒸气透平进行工作，并用表面接触式冷凝器冷凝回收膨胀后的蒸气。

图10是表示上述冷凝器的一实施例的剖视图，在由未图示的上述透平排出的气体流入的冷凝器本体壳体1内，配设有由相互平行地向前后方向(与纸面垂直的方向)延伸的多根冷却管的集合体所组成的冷却管管束2，而来自上述蒸气透平的排气在所述各冷却管的表面与流过各冷却管内的海水和江河水等进行热交换、冷凝，从而使之成为冷凝水。

上述冷却管管束2被分割成多个管组2a、2b、2c、2d及2e，所述传热管组由隔板3、4相互分隔，以免由于冷凝水的发生而影响其它传热管组的热交换。此外，通过隔板5a、5b，在上述冷却管管束2的下部配设有冷凝蒸气的剩余能量的空气冷却管组6、7，并在所述空气冷却管组6、7的侧部配设有气体压出部8、9，上述空气冷却管群6、7的下方被围板10、11遮住，而在所述两围板10、11的中间下方，设有具有U形封口的洒水箱12。

然后，由上述冷却管管束2热交换而冷凝后的冷凝水，由于蒸气的流动被集中在管束中央，再从被下方的围板10、11所遮住的空气冷却管群6、7之间流到下方的洒水箱12内，并通过U形封口滴到冷凝器本体壳体1的最下部的热水槽13，从冷凝水出口14向冷凝器外面流出。

另一方面，尚未被上述冷却管管束2冷凝的蒸气与空气等的不冷凝的气体，横方向地经由围板10、11所遮住的空气冷却管组6、7流到外侧，并经气体压出部8、9，通过与所述气体压出部8、9连接的空气排出管15而被排到本体壳体1的外部。

但是，如上所述，由于上述空气排出管15与空气冷却管组的外侧连接，所以，在所述空气排出管15内，易混入由空气冷却管组6、7发生的冷凝水，因而，如上所述，使空气排出管有垂直配管部或向上梯度，引导不冷凝气体向上流动，以使混入在空气排出管15内的冷凝水不滞留在该空气排出管内而流回到洒水箱12，从而使不冷凝气体顺利排出，防止下游设备的侵蚀和腐蚀。

另外，当管内的流速一快，一旦进入空气排出管内的冷凝水有时会与重力逆向地被不冷凝气体带走，又由于压力损失的增大严重影响冷凝器性能，故使用了降低流速用的粗的配管。

因此，所述空气排出管有必要通过冷却管管束部2的侧部向上配设。

然而，上述冷却管管束部2的侧部是从上方流来的蒸气改变流动方向而流入到冷却管管束部2内的部分，在该部分中流路面积因管束而收缩，所以该部分是蒸气流速最快的部分。

因而，存在着如下的问题：在如此高流速部，配置成为障碍物的空气排出管15就增加压力损失，进一步地使透平的出口压力上升，从而妨碍热能的有效利用。又存在着如下的问题：由于在冷却管管束部相互之间和管束部与本体壳体之间有必要周围围上空气排出管15，故成为扩大本体壳体1下部宽度的一个因素，妨碍冷凝器的小型化。

鉴于如上所述的问题，本发明的目的在于提供一种冷凝器，利用该冷凝器，可防止因上述空气排出管带来的蒸气流的压力损失，防止热能的损失，并可实现冷凝器的小型化。

为了达到上述目的，本发明第1个发明特点是，在把向前后方向延伸的多个冷却管相互平行配置而成的冷却管管束的上下方向中央部，配设有下端向左右方向扩开的呈八字形的挡板，在所述挡板的下侧，设置有被分割成左右对称两部分的呈逐渐扩展状的空气冷却用冷却管组，并在上述冷却管管束内部，设置有与上述空气冷却用冷却管组的上部空间连通的空气排出内管。

第2个发明特点是，左右的空气冷却用冷却管群的上部空间通过连通管道互相连通，并且所述空气排出内管的下端与所述连通管道连接。

第3个发明特点是，空气排出内管在前后方向竖立设有多个且被配设在被分割成左右对称两部分的冷却管管束间的间隙内，同时，各空气排出内管的上部与配设在上述冷却管管束上部的空气排出集管相连接，在上述空气排出集管的侧面，安装有向冷却管管束内部延伸并遮住上述间隙的短路防止板。

进一步，第4个发明特点是，在被分割成左右对称两部分的冷却管管束间的间隙上部，设置有下端向左右方向扩开且向冷却管管束内延伸的短路防止板，而所述空气排出内管贯穿上述短路防止板后朝上方伸出，并与在上述冷却管管束的上方所设置的空气排出集管相连接。

进一步，第5个发明特点是，在空气排出内管沿冷却管管束内部向下方延伸的装置中，在空气排出内管上，设置有伸向冷却管管束内部的短路防止板。

进一步，第6个发明特点是，在空气冷却用冷却管组上部的冷却管托板上，设置有使各托板间的空气冷却部连通的空气连通孔，并使冷凝器外的空气排出用的空气出口配管与各冷却管托板间的任一区域管束的空气冷却部都连通。

附图的简单说明。

图1是表示本发明冷凝器一实施例的纵剖视图。

图2是图1所示冷凝器的冷却管管束部的剖视图。

图3是图2所示冷却管管束部的局部剖切立体图。

图4是表示本发明冷凝器另一实施例的冷却管管束部的剖视图。

图5是表示本发明冷凝器又一实施例的空气冷却用冷却管组部的局部剖切立体图。

图6是表示本发明冷凝器再一实施例的冷却管管束部的剖视图。

图7是图6所示的冷却管管束部的局部剖切立体图。

图8是表示本发明冷凝器其他一实施例的冷却管管束部的剖视图。

图9是表示具有图8所示的冷却管管束部的冷凝器大致构成的纵剖视图。

图10是表示现有冷凝器一实施例的纵剖视图。

以下，就本发明的实施例参照附图来说明。

图1是本发明冷凝器的剖视图，图2是冷却管管束的剖视图，在冷凝器本体壳体1内，互相并列设置有多个冷却管管束20，在所述冷却管管束20的下方形成有热水槽13。

如图2所示，上述各冷却管管束20由上部管束21及下部管束22形成，上述上部管束21被分割成左右对称的两部分，其外形形成从上端到下方的水平方向宽度变大的形状，在其下端部，形成有宽度向上方变狭的空间部23。

在上述空间部23内，配设有下端向左右方向扩开的呈八字形的挡板24，以便遮住所述下部管束22的上方。另外，在上述挡板24的正下方，与所述下部管束22的上侧面有规定间隔地配设有被分割成左右对称两部分的空气冷却用冷却管组25a、25b。上述左右一对空气冷却用冷却管群25a、25b的互相相对的内面侧垂直形成，并相隔规定的距离，从而形成有上下方向的通道26。又，各空气冷却用冷却管组25a、25b的外侧面沿着所述挡板24的倾斜板部倾斜，左右一对空气冷却用冷却管组25a、25b的外形呈逐渐扩展状。

如图3及图4所示，所述挡板24由互相并列的2个挡板部24a、24b所形成，以便分别遮住各空气冷却用冷却管组25a、25b，而所述各挡板部24a、24b由沿着空气冷却用冷却管组25a、25b内侧面的垂直面部27a、沿着外侧面的倾斜面部27b、连接所述垂直面部27a与倾斜面部27b的顶部的顶边部27c所形成。并且，上述两挡板部24a、24b的上部由多个连通管道28连接，而各空气冷却用冷却管组25a、25b的上部空间相互连通。另外，在两挡板部24a、24b的倾斜面部27b的下部内面，设置有平板部27e，该平板部27e遮住所述下部管束22的上面并有与下部管束22的中央空间部位22a连通的开口部27d。

另一方面，在被分割成左右对称两部分的上部管束21的相互对向的面之间所形成的中央空间部位21a内，在上下方向贯穿插入有下端与所述挡板24的各连通管道28连接的空气排出内管29，其顶端与空气排出集管30连接，而在该空气排出集管30上连接有空气排出管15。并在上述空气排出集管30的两侧面设置有向斜下方外方伸入到上部管束21内的短路防止板31。

于是，流入到本体壳体1上部的蒸气流入到由如前所述的多个冷却管构成的上部管束21及下部管束22。当分别流入到所述两管束21、22的蒸气横穿管束流动时，在传热管表面冷却、冷凝而成为冷凝水。该冷凝水由于重力而流到下方，上部管束21中的冷凝水在下部流过挡板24的倾斜面部27b的上面，流到管束外部，从而滴到热水槽13。

另外，在下部管束22也同样生成冷凝水，直接滴到热水槽13，并且，在所述冷凝水的滴下过程中，被洒在周围的饱和蒸气中。

另一方面如图2及图3中箭头所示，通过管束而流到管束中央部的蒸气，在流入到管束中央部之前，大部分蒸气已冷凝，成为空气等的不冷凝气体浓度高的蒸气，而且，该蒸气向下流过中央部的上下方向的中央空间部位21a，且通过空气冷却用冷却管组25a、25b之间的通道26，经过下部管束22与空气冷却用冷却管组25a、25b之间的间隙，从下向上地流过空气冷却用冷却管组25a、25b。此外，在下部管束22中的蒸气也向上方流过中央空间部位22a，向左右分开后分别流入空气冷却用冷却管组25a、25b内。

在上述空气冷却用冷却管群25a、25b中，剩余的蒸气大部分冷凝，仅不冷凝气体如虚线箭头所示，集中在各空气冷却用冷却管群25a、25与其上方的各挡板部24a、24b之间所形成的空间部位，再经过使两挡板部24a、24b相连通的连通管道28而流入到空气排出内管29，并沿着所述空气排出内管29上升引入空气排出集管30，再通过空气排出管15而使不冷凝气体排出本体壳体1的外部。

然而，若大量蒸气直接短路流入上部管束21的中央空间部位21a，则管束中央部的压力上升，由此，从管束外周流入的蒸气朝向管束中央空间部位21a的流速下降，积蓄在冷却管周边的不冷凝气体的排出变得非常缓慢，所以，妨碍在冷却管表面上的热传递，并且随着管束外部的压力上升而透平排出压力上升，从而妨碍热能的有效利用。

但是，在本发明中，由于在空气排出集管30的两侧，设置有伸入到上部管束21内的短路防止板31，遮住在上部管束21的中央部所形成的中央空间部位21a，故可防止由于管束内外的压差而从空气排出集管30侧面发生蒸气短路，从而消除如上所述的不良情况。

另外，由于本发明通过设在管束中央部的空气排出内管29把不冷凝气体引到上方，从管束上部经过空气排出管15而排出本体壳体1的外部，故在管束两侧的高蒸气流速的部分上不必配设空气排出管15，从而可防止由蒸气流的压力损失带来的热能损失。

图4是表示本发明冷凝器另一实施例的剖视图，空气排出内管29伸出到上部管束21的上方，与在上述上部管束21的上方所配设的空气排出集管30连接，并且，在从上述空气排出内管29的上述上部管束21的顶部伸出部分的两侧上设置有短路防板31，即上述空气排出内管29呈贯通短路防止板31的形状。

因此，这种情况也能获得与第1实施例相同效果。

图5是关于本发明冷凝器另一实施例的空气冷却用冷却管群的局部剖切立体图，空气排出内管29与各挡板部24a、24b分别连接，因此，经管束部的不冷凝气体，从左右的各空气冷却用冷却管群25a、25b的上部空间部位分别自空气排出内管向上方的空气排出集管排出。

图6及图7是表示本发明冷凝器又一实施例的冷凝器的冷却管管束部的剖视图及其局部剖切立体图，在上部管束21的下端部，形成有宽度向上方变狭的空间部位23，从其空间部位23的顶部开始设有向上方延伸的中央空间部位21a，另外，下部管束22被分割成左右对称两部分，并在其中央设有上下方向贯通的中央空间部位22a。

在上述空间部位23内，配设有下端向左右方向扩开的八字形的挡板24，以便遮住所述下部管束22的上方，而在所述挡板24的正下方，与下部管束22的上面有规定间隔地配设有被分割成左右对称两部分的空气冷却用冷却管群25a、25b。

如图6及图7所示，所述挡板24具有沿着上述空气冷却用冷却管群25a、25b上方倾斜面的倾斜面部27b和沿着空气冷却用冷却管群25a、25b内面的垂直面部27a及在空气冷却用冷却管群25a、25b的下部所配设并具有与下部管束22的中央空间部位22a连通的开口部的平板部27e。

然而，在被分割成左右对称两部分的下部管束22的互相对向的面之间所形成的中央空间部位22a内，向上下方向贯通有上端朝空气冷却用冷却管群25a、25b的上方空间开口的空气排出内管33。

即，由上述挡板24所形成的空气冷却用冷却管群25a、25b的上方空间部位34a、34b由连通管道28连通，并且，上述空气排出内管33的上端与所述连通管道28连接，而所述空气排出内管33的下端与设置在下部管束22的下方的空气排出集管30连接，而空气排出管15与所述空气排出集管30连接。此外，在上述空气排出内管33的两侧面设置有向外水平延伸并伸入到下部管束22内的短路防止板31。

于是，与第1实施例一样，在各空气冷却用冷却管组25a、25b与其上方的挡板24之间形成的空间部位所集中的不冷凝气体，经过连通管道28流入到空气排出内管33，沿着该空气排出内管33下降引入空气排出集管30，再通过空气排出管15排出本体壳体1的外部。

另一方面，通过在上述空气排出内管33上所设置的短路防止板31，限制了从下端流入中央空间部位22a内的蒸气量，保持了管束内外的压差，从而能有效地将积蓄在冷却管周围的不冷凝气体排出。

图8及图9是表示本发明冷凝器的又一实施例的示图，在支撑空气冷却管群25a、25b的托板35上，在位于被挡板24所包围的空气冷却管群25a、25b的上部空间部处设置有空气连通孔36，在仅在由上述托板35所分隔的空气冷却管群25a、25b各分隔段中的管轴方向最终端的分隔段上，设置有所述空气排出内管33。

因此，在各托板35之间所发生的不冷凝气体，如图9所示，通过在所述各托板35上所设置的空气连通孔36朝冷却管长度方向流动，并从最终端的分隔段经空气排出内管33排出冷凝器外，这种情况不需要空气排出集管30，另外，在无空气排出内管33的分隔段中，仅设置防止蒸气发生短路用的短路防止板31。

因而，在该实施例中也能获得与上述各实施例相同的效果。

如上所述，因为本发明在由向前后方向延伸的多个冷却管相互平行配置而成的冷却管管束的上下方向中央部，配设下端向左右方向扩开的呈八字形的挡板，在所述挡板的下侧，设置被分割成左右对称两部分的呈逐渐扩展状的空气冷却用冷却管组，并在上述冷却管管束内部，设置端部与上述空气冷却用冷却管组的上部空间连通的空气排出内管，故可把空气排出管配设在管束上部或下部，而在管束两侧的蒸气流速较高部位不必设置空气排出管，从而可防止因蒸气流的压力损失带来的热能损失，且可使冷凝器小型化，另外，当在管束中央空间部位设置了短路防止板时，可防止蒸气短路直接流入管束内部，提高传热性能。

Claims

1.一种冷凝器，其特征在于：在把向前后方向延伸的多个冷却管相互平行排列而成的冷却管管束的上下方向中央部，配设有下端向左右方向扩开的呈八字形的挡板，在所述挡板的下侧，设置有被分割成左右对称两部分的呈逐渐扩展状的空气冷却用冷却管组，并在上述冷却管管束内部，设置有与上述空气冷却用冷却管组的上部空间连通的空气排出内管。

2.如权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：空气排出内管的下端与所述空气冷却用冷却管组的上部空间连通，并在冷却管管束内部向上方延伸。

3.如权利要求1所述的冷凝器，其特征在于：空气排出内管的上端与所述空气冷却用冷却管组的上部空间连通，并在冷却管管束内部向下方延伸。

4.如权利要求1～3中任一项所述的冷凝器，其特征在于：左右的空气冷却用冷却管组的上部空间通过连通管道相互连通，并且空气排出内管的一端与所述连通管道连接。

5.如权利要求2所述的冷凝器，其特征在于：空气排出内管在前后方向竖立设有多个，且被配设在被分割成左右对称两部分的冷却管管束间的间隙内，同时，各空气排出内管的上部与配设在上述冷却管管束上部的空气排出集管相连接，在上述空气排出集管的侧面，安装有向冷却管管束内部延伸并遮住上述间隙的短路防止板。

6.如权利要求2或4所述的冷凝器，其特征在于：在被分割成左右对称两部分的冷却管管束间的间隙上部，设置有下端向左右方向扩开且向冷却管管束内延伸的短路防止板，而所述空气排出内管贯穿上述短路防止板朝上方伸出，并与在上述冷却管管束的上方所设置的空气排出集管相连接。

7.如权利要求3所述的冷凝器，其特征在于：在空气排出内管上，设置有伸向冷却管管束内部的短路防止板。

8.如权利要求3或7所述的冷凝器，其特征在于：在空气冷却用冷却管组上部的冷却管托板上，设置有使各托板间的空气冷却部连通的空气连通孔，并使冷凝器外的空气排出用的空气出口配管与各冷却管托板间的任一区域管束的空气冷却部都连通。