CN210321318U - 适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器 - Google Patents

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CN210321318U CN201921160973.6U CN201921160973U CN210321318U CN 210321318 U CN210321318 U CN 210321318U CN 201921160973 U CN201921160973 U CN 201921160973U CN 210321318 U CN210321318 U CN 210321318U
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张金良
刘宗仁
李红帅
杨尚宇
王龙阁
王文先
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Abstract

本实用新型公开了一种适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器，包括引水压力钢管，所述引水压力钢管的中段为扩径管段，位于所述扩径管段内壁沿顺水流方向设置有环形盘管，所述环形盘管进水口密封延伸出扩径管段管壁与供水干管相连通，环形盘管出水口密封延伸出扩径管段管壁与回水干管相连通；所述供水干管、回水干管分别与闭式循环技术供水系统的供、回水管道对应连通。本实用新型优点在于在提高闭式循环技术供水系统管式换热器换热效率的同时实现干地检修。当换热器需要检修时，关闭引水压力钢管进口侧闸门，放空引水压力钢管中的流体即可。

Description

适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器
技术领域
本实用新型涉及水电站水轮发电机组水冷却系统，尤其是涉及适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器。
背景技术
水轮发电机组是将水能转化为电能的关键设备，水轮发电机在运行过程中，轴承会产生大量的热量，这部分热量需要及时带走，否则就会造成水轮发电机组定、转子温度升高、轴承温度升高、轴承用润滑油乳化等问题，严重影响水轮发电机组的正常运行。
技术供水系统是带走水轮发电机组所产生热量的最重要辅助系统。对于河道水质较差，不满足自流技术供水方式的水电站，常采用闭式循环技术供水方式。闭式循环技术供水系统通过换热器把水轮发电机组产生的热量带走，换热器作为闭式循环技术供水系统的核心部件，其作用就是以强制换热的方式将水轮发电机组产生的热量转移出去，以保证水轮发电机组轴承工作的环境温度稳定在一定范围内，进而保证定、转子正常运行。目前，国内外水电站常用的闭式循环技术供水系统的换热器通常浸泡在尾水渠死水位之下，常年被河水淹没，不具备干地检修的条件，一旦换热器出现故障，只能潜水检修。同时由于尾水渠中水流速度较小，热量转移较慢，且极易滋生水生物附着在换热器壁面上，增大了换热器的换热热阻，降低了换热量，严重影响了换热器的工作效率。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器。
为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案：
本实用新型所述适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器，包括引水压力钢管，所述引水压力钢管的中段为扩径管段，位于所述扩径管段内壁沿顺水流方向设置有环形盘管，所述环形盘管进水口密封延伸出扩径管段管壁与供水干管相连通，环形盘管出水口密封延伸出扩径管段管壁与回水干管相连通；所述供水干管、回水干管分别与闭式循环技术供水系统的供、回水管道对应连通。
位于所述扩径管段内壁沿顺水流方向设置有多组环形盘管，每组所述环形盘管的进、出水口分别密封延伸出扩径管段管壁与所述供、回水干管对应连通。
本实用新型优点在于在提高闭式循环技术供水系统管式换热器换热效率的同时实现干地检修。当换热器需要检修时，关闭引水压力钢管进口侧闸门，放空引水压力钢管中的流体即可。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型所述环形盘管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述实施例。
如图1、2所示，本实用新型所述适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器，包括引水压力钢管1，引水压力钢管1的中段为扩径管段2，位于扩径管段2内壁沿顺水流方向设置有三组环形盘管3，每组环形盘管3的进、出水口分别密封延伸出扩径管段2的管壁与供水干管4、回水干管5对应连通，供水干管4、回水干管5分别与闭式循环技术供水系统的供、回水管道对应连通。
本实用新型的工作原理简述如下：
回水干管5中的冷流体经闭式循环技术供水系统的回水管道进入水轮发电机组内部，吸收轴承内部的热量后，管中的流体温度升高变成热流体，之后经闭式循环技术供水系统的供水管道沿供水干管4流入各组环形盘管3内，环形盘管3内的热流体与引水压力钢管1内的水体进行热交换，将热量传递至引水压力钢管1内的水体中随水流一带走；环形盘管3内的水体得以冷却变为冷流体继续循环冷却水轮发电机组。由于环形盘管3采用若干组进行连接，组与组之间互为备用，每组环形盘管3可以进行单独检修，在很大程度上提高了水轮发电机组正常运行的可靠性。在环形盘管3检修时，关闭引水压力钢管1进口侧闸门，放空引水压力钢管1内的流体，达到干地检修目的。同时，由于引水压力钢管1内的水流速度较高，水流的冲刷可以避免水中的悬浮物和水生物附着在环形盘管3表面，保证了环形盘管3外表面的清洁，大大提高了换热效率。
本实用新型管式换热器的热量传递主要依靠环形盘管3的传热系数，以及环形盘管3内流体与引水压力钢管1内流体之间的温差。环形盘管3的传热是圆管束内强迫对流的间壁式换热，流体横掠管束外壁。因此，环形盘管3圆管束传热热阻可采用下式计算：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
公式（1）；
式中，K为传热系数，W/（m2·K）；
λ1为环形盘管管材的导热系数，W/（m2·K）；
h为表面对流换热系数，W/（m2·K）；
di和d0分别为环形盘管的内、外径，m；
rd为污垢系数，（m2·K）/W。
横掠圆管管束外的对外换热系数为：
当1＜Re＜102时，
Figure 255673DEST_PATH_IMAGE002
公式（2）；
当102＜Re＜103时，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
公式（3）；
当103＜Re＜2×105时，
Figure 110496DEST_PATH_IMAGE004
公式（4）；
式中，Nu为努谢尔特准则；Re为雷诺数；Pr为普朗特准则，查饱和水的热物理性质表。
表面对流换热系数
Figure DEST_PATH_IMAGE005
（5）；
式中，Nu为努谢尔特准则，无量纲数；
λ2为环形盘管内水的热导率，W/（m·K）；
Figure 827916DEST_PATH_IMAGE006
公式（6）；
式中，Q为换热量，即水轮发电机组的余热量，W；
K为环形盘管换热器的传热系数,W/（m2·K）；
△tm为传热温差℃；
A为换热面积，m2。
Figure DEST_PATH_IMAGE007
公式（7）；
式中，tw为环形盘管外侧流体温度，℃；
th，0和th，i分别为环形盘管出口和进口温度，℃。
综上，依据公式（1）～（5），可以求得环形盘管的传热系数，依据公式（6）和公式（7），即可计算得到环形盘管的长度，也可根据每组环形盘管的单位长度，计算得到环形盘管的组数。

Claims (2)

1.一种适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器，其特征在于：包括引水压力钢管，所述引水压力钢管的中段为扩径管段，位于所述扩径管段内壁沿顺水流方向设置有环形盘管，所述环形盘管进水口密封延伸出扩径管段管壁与供水干管相连通，环形盘管出水口密封延伸出扩径管段管壁与回水干管相连通；所述供水干管、回水干管分别与闭式循环技术供水系统的供、回水管道对应连通。
2.根据权利要求1所述适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器，其特征在于：位于所述扩径管段内壁沿顺水流方向设置有多组环形盘管，每组所述环形盘管的进、出水口分别密封延伸出扩径管段管壁与所述供、回水干管对应连通。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110307738A (zh) * 2019-07-23 2019-10-08 黄河勘测规划设计研究院有限公司 适于水电站闭式循环技术供水系统的管式换热器

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