CN204830966U - 一种火力发电凝汽器用高效冷凝管 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种火力发电凝汽器用高效冷凝管，属于机械技术领域。该冷凝管两端外表面上设有翅片，内表面为光滑曲面，冷凝管中间部位为光管；翅片沿冷凝管周向和轴向设置；翅片包括呈“∧”型的主翅和两个尺寸相同的并呈“∧”型的副翅，主翅尺寸大于副翅的尺寸；副翅沿轴向方向设置于主翅的两侧，主翅与两个副翅之间均形成第一V形凹槽；翅片沿冷凝管径向上设有周向均匀排布的第二V形凹槽。本实用新型管具有较小的米克重和较大的传热面积，从而提高本实用新型的传热效率和耐压性，使换热器具有高的传热效率的同时具有较小的体积、较轻的重量、较强的刚性以及极好的防垢层、抗腐蚀性能。

Description

一种火力发电凝汽器用高效冷凝管

技术领域

本实用新型涉及一种火力发电凝汽器用高效冷凝管，属于机械技术领域。

背景技术

在火力发电行业的凝汽器中，涉及到特殊环境下的热交换器，因此，首先要考虑的是特殊的耐蚀性；而在凝汽器中，气体的冷凝液化又需要用到高效的热交换器，而热交换器的核心传热部件是换热管，所以又要考虑的换热管材的换热效率。

目前，火力发电行业凝汽器中一般都是选用铜合金(HPb59-1铅黄铜)或不锈钢(TP304)光管作为热交换用管。此类光管在使用中用量极大，一般的凝汽器中要用上千根光管才能达到换热效果，造成设备重量增加，体积庞大，组装困难，生产周期长，以及安装设备费时费力。另外，在使用过程中，铜合金和不锈钢光管上易形成延轴向或圆周的整体垢层。因不锈钢管传热效率不到铜的1/20，传热效率低；因此，不锈钢光管在工艺选择上不占优势。铜合金在高温高强度下易因腐蚀而泄露，造成使用寿命较短的缺点。近几年，随着科技的进步，新技术、新方法的不断创新，为满足换热器高效化、小型化、轻量化发展方向，现有技术急需一种耐腐蚀、传热系数高以及换热效率高的冷凝管。

实用新型内容

本实用新型提供了一种火力发电凝汽器用高效冷凝管，解决了现有技术的冷凝管易腐蚀，寿命短，传热系数低，换热效率低等问题。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案如下：一种火力发电凝汽器用高效冷凝管，该冷凝管两端外壁设有翅片1，内壁为光滑曲面，冷凝管中间部位为光管2；所述翅片1沿冷凝管周向和轴向设置；所述翅片1包括呈“∧”型的主翅11和两个尺寸相同的并呈“∧”型的副翅12，主翅11尺寸大于副翅12的尺寸；所述副翅12沿轴向方向设置于主翅11的两侧，主翅11与两个副翅12之间均形成第一V形凹槽13；所述翅片1沿冷凝管径向上设有周向均匀排布的第二V形凹槽14。

所述冷凝管，为钛合金冷凝管。

优选地，所述冷凝管，外径为20mm-35mm，光端壁厚为0.9mm-3mm。

优选地，所述冷凝管，翅片底端管壁厚度为0.50mm-2.50mm。

所述翅片1，沿冷凝管外壁螺旋排布。

优选地，所述翅片1，螺距每英寸为3个-39个。

优选地，所述主翅11，高度为0.20mm-1.20mm。

优选地，所述副翅12，高度为0.05mm-0.30mm。

所述主翅11和副翅12，尖端沿冷凝管径向远离中心的方向延伸。

优选地，所述光管2，为冷凝管中心沿轴向向两侧分别延伸20mm-30mm的部分。

本实用新型所述冷凝管外径，是指冷凝管光管部分最外侧管壁的直径。

本实用新型所述冷凝管光端是指翅片管两端无翅片部分。

本实用新型所述翅片螺距是指两相邻翅片对应点之间的轴向距离。

本实用新型所述主翅高度是指从主翅片最高点到翅片根部的距离。

本实用新型所述副翅高度是指从副翅片最高点到翅片根部的距离。

所述翅片根部是指翅片底端与冷凝管最外侧管壁接触之处。

所述周向指冷凝管圆周方向，周向、轴向和径向均指冷凝管的周向、轴向和径向。

本实用新型具有以下特征：

1.本实用新型钛合金翅片管的材料由传热系数高且易于加工成型的钛(合金)制成，具有耐腐蚀、比强度高以及换热效率高等优势，是火力发电凝汽器用管的最佳选择。

2.本实用新型管外径(D)为φ20mm到φ35mm，光端壁厚T为0.9～3mm；为配合凝汽器本身管板结构，冷凝管中心沿轴向向两侧分别延伸20mm-30mm的部分为光管。

3.本实用新型管外表面沿轴向具有一定螺距的翅片，翅片螺距(FPI)每英寸为3到39个，主翅高度(h1)为0.20mm到1.20mm，翅片底端管壁厚度为h2为0.50mm到2.50mm之间，副翅高度0.05mm到0.30mm。

4.通过对火力发电凝汽器内流体流动规律、流体能量传递及流体性质的研究与分析，以及钛翅片管加工工艺的研究与分析，经过反复试验，摸索出一种翅高在0.2～1.2mm火力发电凝汽器专用钛换热管，翅形高尖，且其每个主翅上有两个副翅，拥有光管5到6倍的传热面积，在表面张力的作用下，翅片上液体制冷剂膜的厚度通常要远小于光管表面主要部分上的液体制冷剂膜的厚度，因而热传递的阻碍大大降低，可以极大的提高传热管的传热性能；同时，外肋片也起到了加强筋的作用，加强了管材在流体中的稳定性可靠性。

本实用新型相对于目前常用的凝汽器用不锈钢及钛光管，具有以下优势：

(1)传热能力强。翅片管与光管相比，传热面积可增大3～10倍，传热效率可提高3-10倍。例如当空气流速为1.5～4m/s时，空气侧的对流传热系数(以光管外表面为基准)约可达550～1100(W/m2·℃)。(2)结构紧凑。翅片管由于单位体积传热面加大，传热能力增强，同样热负荷下与光管相比，翅片管换热器管子少。壳体直径或高度可减小，因而结构紧凑且便于布置。(3)翅片管的另一个特性是结垢减轻。翅片管不会像光管那样沿圆周或轴向结成均匀的整体垢层，沿翅片和管子表面结成的污垢在胀缩作用下，会在翅根处断裂，促使硬垢自行脱落，这样就有利于长时间保持较高的传热性能。(4)对于相变换热，可使换热系数或临界热流密度及“恶化含气量”提高。

本实用新型的有益效果：

本实用新型钛合金翅片管因其比强度高，耐腐蚀、传热系数相对较高以及换热效率高等优势，是火力发电凝汽器用管的最佳选择。本实用新型根据使用要求，有效的增大了换热面积，提高抗疲劳强度，强化扰动了流体流态，减薄了温度边介层，提高了传热效率，使本实用新型管具有较小的米克重和较大的传热面积，从而提高本实用新型的传热效率和耐压性，使换热器具有高的传热效率的同时具有较小的体积、较轻的重量、较强的刚性以及极好的防垢层、抗腐蚀性能。

附图说明

图1为本实用新型部分剖视图；

图2为本实用新型部分剖视局部放大视图；

图3为本实用新型部分轴二测视图；

(1，翅片；11，主翅；12，副翅；13，第一V形凹槽；14，第二V形凹槽；2，光管；D，光管段外径；T，光管段壁厚；FPI，翅片螺距(翅片数/25.4mm)；h1，主翅高度；h2，翅片底端管壁厚度；h3，副翅高度)。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步说明，以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”和“竖着”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接连接，亦可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个部件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“多组”、“多根”的含义是两个或两个以上。

结合图1-3说明本实施方式，本实施方式的一种火力发电凝汽器用高效冷凝管，该冷凝管两端外壁设有翅片1，内壁为光滑曲面，冷凝管中部为光管2；所述翅片1沿冷凝管周向和轴向设置；所述翅片1包括呈“∧”型的主翅11和两个尺寸相同的并呈“∧”型的副翅12，主翅11尺寸大于副翅12的尺寸；所述副翅12沿轴向方向设置于主翅11的两侧，主翅11与两个副翅12之间均形成第一V形凹槽13；所述翅片1沿冷凝管径向上设有周向均匀排布的第二V形凹槽14。

冷凝管，为钛合金冷凝管；外径为20mm-35mm，光端壁厚为0.9mm-3mm。

冷凝管，翅片底端管壁厚度为0.50mm-2.50mm。

翅片1，沿冷凝管外壁螺旋排布。翅片1，螺距每英寸为3个-39个。

主翅11，高度为0.20mm-1.20mm。副翅12，高度为0.05mm-0.30mm。主翅11和副翅12，尖端沿冷凝管径向远离中心的方向延伸。

光管2，为冷凝管中心沿轴向向两侧分别延伸20mm-30mm的部分。

本实用新型利用钛合金的高传热性能以及其加工性能，再附之以外部的螺旋来复线加强筋，其强度更加加强，同时，以下述的翅片增强其换热的外表面积，使得其换热性能得以加强。

本实用新型外翅片的形成方法为：钛(合金)管壁经过在一内部的芯头和一组制翅片刀组之间的组合滚轧加工成型，形成翅片。在制造中采用刀具、工装、模具，制造出翅片螺距(FPI)每英寸为3到39个，主翅高度(h1)为0.20mm到1.20mm，翅片底端管壁厚度h2为0.50mm到2.50mm之间的换热管，副翅高度0.05mm到0.30mm。这种管子专用于火力发电用凝汽器冷凝管，有利于提高换热器换热效率，减小换热器的体积，减轻换热器的重量，增强换热器的抗结垢、抗腐蚀性能，也极大地提高了换热器的使用寿命。

本实用新型具有以下特征：

1.本实用新型钛合金翅片管的材料由传热系数高且易于加工成型的钛(合金)制成，具有耐腐蚀、比强度高以及换热效率高等优势，是火力发电凝汽器用管的最佳选择。

2.本实用新型管外径(D)为φ20mm到φ35mm，光端壁厚T为0.9～3mm；为配合凝汽器本身管板结构，冷凝管中心沿轴向向两侧分别延伸20mm-30mm的部分亦为光管。

3.本实用新型管外表面沿轴向具有一定螺距的翅，外翅螺距(FPI)每英寸为3到39个，主翅高度(h1)为0.20mm到1.20mm，翅片底端管壁厚度为h2为0.50mm到2.50mm之间，副翅高度h3为0.05mm到0.30mm。

4.通过对火力发电凝汽器内流体流动规律、流体能量传递及流体性质的研究与分析，以及钛翅片管加工工艺的研究与分析，经过反复试验，摸索出一种翅高在0.2～1.2mm火力发电凝汽器专用钛换热管，翅形高尖，且其每个高翅上有两个附翅，拥有光管5到6倍的传热面积，在表面张力的作用下，翅片上液体制冷剂膜的厚度通常要远小于光管表面主要部分上的液体制冷剂膜的厚度，因而热传递的阻碍大大降低，可以极大的提高传热管的传热性能；同时，外肋片也起到了加强筋的作用，加强了管材在流体中的稳定性可靠性。

5.本实用新型管根据使用要求，有效的增大了换热面积，提高抗疲劳强度，强化扰动了流体流态，减薄了温度边介层，提高了传热效率，使本实用新型管具有较小的米克重和较大的传热面积，从而提高本实用新型的传热效率和耐压性，使换热器具有高的传热效率的同时具有较小的体积、较轻的重量、较强的刚性以及极好的防垢层、抗腐蚀性能。

本实用新型相对于目前常用的凝汽器用不锈钢及钛光管，具有以下优势：

(1)传热能力强。翅片管与光管相比，传热面积可增大3～10倍，传热效率可提高3-10倍。例如当空气流速为1.5～4m/s时，空气侧的对流传热系数(以光管外表面为基准)约可达550～1100(W/m2·℃)。(2)结构紧凑。翅片管由于单位体积传热面加大，传热能力增强，同样热负荷下与光管相比，翅片管换热器管子少。壳体直径或高度可减小，因而结构紧凑且便于布置。(3)翅片管的另一个特性是结垢减轻。翅片管不会像光管那样沿圆周或轴向结成均匀的整体垢层，沿翅片和管子表面结成的污垢在胀缩作用下，会在翅根处断裂，促使硬垢自行脱落，这样就有利于长时间保持较高的传热性能。(4)对于相变换热，可使换热系数或临界热流密度及“恶化含气量”提高。

以上所述仅为本实用新型示意性具体实施方案，并非用以限制本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种火力发电凝汽器用高效冷凝管，其特征在于，冷凝管两端外壁设有翅片(1)，内壁为光滑曲面，冷凝管中部为光管(2)；所述翅片(1)沿冷凝管周向和轴向设置；所述翅片(1)包括呈“∧”型的主翅(11)和两个尺寸相同的并呈“∧”型的副翅(12)，主翅(11)尺寸大于副翅(12)的尺寸；所述副翅(12)沿轴向方向设置于主翅(11)的两侧，主翅(11)与两个副翅(12)之间均形成第一V形凹槽(13)；所述翅片(1)沿冷凝管径向上设有周向均匀排布的第二V形凹槽(14)。

2.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述冷凝管，为钛合金冷凝管。

3.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述冷凝管，外径为20mm-35mm，光端壁厚为0.9mm-3mm。

4.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述冷凝管，翅片底端管壁厚度为0.50mm-2.50mm。

5.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述翅片(1)，沿冷凝管外壁螺旋排布。

6.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述翅片(1)，螺距每英寸为3个-39个。

7.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述主翅(11)，高度为0.20mm-1.20mm。

8.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述副翅(12)，高度为0.05mm-0.30mm。

9.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述主翅(11)和副翅(12)，尖端沿冷凝管径向远离中心的方向延伸。

10.权利要求1所述冷凝管，其特征在于，所述光管(2)，为冷凝管中心沿轴向向两侧分别延伸20mm-30mm的部分。