一种流道逆流式立式凝汽器 【技术领域】
本发明涉及的是一种传热技术，是一种蒸汽凝汽器。
背景技术
目前，表面式凝汽器常用的是一种圆管式卧式凝汽器，其圆管式冷凝流道的单位截面积周边小，相对单位截面积周边大的高效冷凝流道其效率低、流程长，导致其冷凝端差大、体积大，因而很不利于材料和能源的节约。又由于卧式其流道内污物易停留附着在流道内壁，加速了其内壁的结垢作用，使得其传热性降低。即使是原CN1057602C，存在着单壳体的冷凝流道清洗要停机的弊端和螺旋横锁导流板的布管困难的难题。
【发明内容】
发明的目的：是改原CN1057602C的单壳体为双侧壳体或多壳体相贯连，以壁面围成的立式壳体，壳体内设置一道制的具有极高单位截面积周边的瓦型管状冷凝流道及一种更优于螺旋横锁导流板的坡旋式横锁导流板结构，它不但完全替了螺旋横锁导流板导流的导流的所具的均匀、强化流体的热交换的特性，而且更在于它克服了螺旋横锁导流螺旋横锁导流板，在平面投影均匀布管时却是在其旋转的对称角区内的每冷凝流道相对中心有不同的夹角，不同的夹角在不同的旋转半径上而是不同距离的加工棘手问题。其多壳体相贯连可以在冷凝流道要进行清洗时关闭其中之一，逐一清洗而不必停机造成的损失。在双侧壳体的凝结水的聚集处设置除氧和回热管装置进行除氧和回热，从而可不设大气式除氧器，节省投资。
发明技术方案：一种由壁面所围成的立式双侧壳体1或多壳体，其进汽侧、凝结水出侧相贯通的凝汽器。首先其立式可以减少冷凝流道内污物滞留，增强传热。其壳体内设置的是经传热公式推导，表面式换热的传热增强，是与热交换流道的截面积周边的平方次成正比的一种具有极高单位截面积周边的一道制瓦型冷凝流道2的瓦型冷凝流道束，瓦型冷凝流道2是由同心的凹弧壁面和凸弧壁面及两窄面弧壁面h所围成的流道型，也可以制成带纵齿、斜齿、螺旋齿的或褶纹路、凹凸的表壁扩增型的瓦型冷凝流道。瓦型冷凝流道的排列，属于同一列的所有瓦型冷凝流道弧面的凹凸壁面朝向都相同，而与邻列的都相反。在每两瓦型冷凝流道凹凸弧壁之间放置大小长短适当的簧撑26或流道加强支撑件，因为簧撑相对后者不必进行固定只需放置，而且受力相对后者更均布，设簧撑和流道加强支撑件以增加瓦型冷凝流道的耐压能力。瓦型冷凝流道束两端由管板10固定，在壳体内在两管板间的中心位置与壳体纵向设置挡隔板5或中轴式冷却水管中轴式冷却水管可增置补偿器，并以挡隔板或中轴式准却水管为旋导中心在瓦型冷凝流道全长设置坡旋式横锁导流板6。坡旋式横锁导流板以中轴式冷却水管为旋导中心在于：改进冷却水进水管18移置到上水室8的出水管23另侧，并通过弯头连通中轴式冷却水管，冷却水从上引进中轴式冷却水管下行进入到下水室。进下水室后的冷却水从瓦型冷凝流道内上行，与瓦型冷凝流道外从蒸汽入口12进入壳侧瓦型冷凝流道束间，经坡旋式横锁导流板6旋式导流下行穿绕在瓦型冷凝流道束之间全长的蒸汽进行完全逆流式热交换后到上水室8，然后从冷却水出水管23排出。与瓦型冷凝流道内的冷却水进行热交换后的蒸汽，被凝结成凝结水后从凝结水出口15流入除氧箱25。进入除氧箱内的凝结水，流经分布有密匝小孔的若干层相互交替的环、盘状淋盘19或溅水杆等能扩大凝结水表面积作用的除氧设施进行除氧，蒸汽在壳体内的冷凝过程中尚有未被冷凝成凝结水的蒸汽和壳体内空气由排汽管24从壳体引入除氧箱内底部，加热在除氧过程中的凝结水，进行回热和除氧，被加热的凝结水，减少了凝结水与饱和温度之差，提高了热经济效益；真空除氧又减掉了大气除氧器的设置，节省了投资。在除氧箱除氧、回热过后的蒸汽其中有没有被凝结成凝结水的剩余地极少量蒸汽和析出的空气从抽气管14被抽出，被除氧后的凝结水流到热水井20，经排水管21抽出。以挡隔板5或中轴式冷却水管为旋导中心的坡旋式横锁导流板6是以壳体截面对半的坡旋式横锁导流板个块对应着挡隔板5或中轴式冷却水管的位置段折成斜折面段，斜折面段外的两头为平面段的坡旋式横锁导流板个块的斜折面段下端的平面段，对应对边的坡旋式横锁导流板个块的斜折面段的上端的平面段搭接在一起，如此反复地搭接成其导程b内的单头旋导式或是数头旋导式的导流结构。数头旋导式的坡旋式横锁导流板，又为增加传热表面积起到翅片作用，这种特性是其它折流形式做不到的，因为其它折流形式要受壳侧流体折流量截面积要求的约束；而且其旋导式结构导流能将冷凝流道外壁的凝结水逐段导开另流，减少了冷凝流道外壁的凝结水越往下越厚所增加的热阻，翅片的作用和逐段导流，因此而使热效益大幅增强。数头旋导式还能省去簧撑和流道加强支撑件。坡旋式横锁导流板的间距最大不能超过瓦型冷凝流道的强度允许距离L。当然其壳侧流体导流也可以采用比圆缺形(弓形)导流要均匀的弓外式折流结构：盘式、矩形、孔式折流板、折流杆的折流结构。根据实际需要选择适当壳体横截面间距在瓦型冷凝流道束中布置若干拉杆4，在拉杆上的每相邻两坡旋式横锁导流板之间穿有定距管3，用来固定坡旋式横锁导流板6。由管板、瓦型冷凝流道束、坡旋式横锁导流板、拉杆构成的芯体通过拉杆固定在设有加强筋板的上水室盖上，上、下管板用螺栓固定在放有密封圈的上、下钩台式的壳体上，这样可以在需要时松掉连接管板和壳体的螺栓将芯体一同提出，方便维修和更换瓦型冷凝流道；芯体由拉杆固定在上水室盖上既能减轻了管板的承载，致使管板的厚度减薄，这样又降低了管板加工难度，既省材又省工。壳体1与喉部22的连通处、壳体1与除氧箱25的连通处、热水井上都设有补偿器13。上、下水室和壳体设有人孔门9方便清洗和维修，尤其是壳体上的人孔门还可以方便在壳体内对拉杆、定距管与坡旋式横锁导流板的定位固定，又可并兼做放汽、放水门之用。在拉杆穿过上管板孔处的拉杆段套固有上大下小的契型段筒或将拉杆的该段制成上大下小的契杆段的挤密杆段，其管板孔制成上口比该拉杆段同轴角度大的上大下小能容密封圈11并有下止口的契型管板孔，如此的拉杆的挤密杆段、带下止口的契型管板孔、密封圈共同构成膨胀密封孔件。由于瓦型冷凝流道、定距管的材质是铜、铝锰合金等，其膨胀系数相对大，而拉杆为钢材其膨胀系数相对小，当瓦型冷凝流道和定距管在工况中发生热膨胀时，其管板就会被推向拉杆契型大端走，使密封圈越被挤紧密，当凝汽器在运行的初始状态时，其瓦型冷凝流道和定距管还没发生热膨胀时，由于冷却水的压力高于壳侧蒸汽真空压力，于是上水室的冷却水将密封圈向契型孔小端推挤而紧密，因此不管是凝汽器是在运行初始状态还是在运行当中都不会因此在该管板穿杆处发生泄漏。同时挡隔板固定螺栓7处的长形孔、中轴式冷却水管的补偿器与膨胀密封孔共同构成芯体的热膨胀补偿。凝汽器的整体由若干弹簧支座17支载，弹簧支座同时吸收凝汽器壳体膨胀。蒸汽入口12、凝结水出口15与冷却水进水管18、冷却水出水管23相互构成蒸汽与冷却水完全逆流式的换热流向。本发明凝汽器的显著的优越性还得作以下补充说明：
瓦型冷凝流道显著优点，通过圆管传热公式可以证明(用特殊推及一般的分析问题的方式)：
Q=FkΔt=Ftf1-tf21α1πd1+12πλInd2d1+1α2πd2]]>
=πdltf1-tf21α1πd+1α2πd=(πd)2α1×α2α1+α2l(tf1+tf2)]]>
因上式中的F是传热壁面积＝πdL，将其代入公式，为简化起见，把式中的d1、d2近似看成d，即d1＝d2＝d，因此对数项从而得出了上式结果，结果证明流道换热是与换热流道的单位截面积周边的平方次成正比的。要证明瓦型冷凝流道的单位截面积周边是否相对大，先从圆管的单位截面积周边证起，设圆管的单位截面积周边为Co：
Co=πdπd24=4d]]>
上式结果的分子是不变常量，当管径d越大时，其单位截面积周边就越小，此式可以得出一个结论：同样截面型形的流道，其截面积相对越大的该流道，其单位截面积周边就越小。下面拿该圆管的截面积大小不变用数学方式来推导矩型流道截面在矩形截面的两个不同短边时的流道的单位截面积周边，令矩型流道截面边的长边为b、宽边为a，取其在不同宽度时如：的单位截面积周边，令该各周边为C1、C2：
当a=d2]]>时的b=πd24d2=πd2]]>C1=(d2+πd2)πd24=4πd+4d=5.27d]]>
当a=d4]]>时的b=πd24d4=πd]]>C2=(d4+πd)πd24=2πd+8d=8.67d]]>
因此得出在同等截面积下的圆管、不同宽度下的矩形截面的单位截面积周边的关系式：
CO＜C1＜C2即：4d<5.27d<8.67d]]>
关系式清楚地显示了流道截面形越扁窄的，其单位截面积周边越大。经计算本瓦型冷凝流道的单位截面积周边是同截面积大的圆管的2.2～2.6倍，那么该倍数的平方次就是5～6倍多，其优越有不可替代性。人们知道板式流道也是扁窄型流道，它的单位截面积周边也能称得上大吗？不尽能！因为圆管式的单位截面积周边式告诉人们，同截面形流道相比，相对截面积越大的其单位截面积周边就越小。瓦型冷凝流道和板式流道同是扁窄型流道，前者为列管式后者为拼并式，即后者的流道内的冷、热流体各分一整的流道成接力式的流进后再流出，因此后者的流道型截面积是前者的几十或上百倍，并且列管式的流道外(壳则)的流体是绕流在流道四周的，其流道型的四周壁面都参与对流体的传热，而板式只是冷、热流体所夹壁面对流体传热，其短边壁面并不参与对流体的传热，因而在一定范围内板式的单位截积参与对流体传热的截面周边长不会超过圆管。板式是不耐压的，适应范围小，板式虽能冷、热流体相互逆流，但它相对列管式完全的冷、热流体逆流换热，板式是不可以算真正的完全逆流式换热的，因为它的前后流程的流道都平齐地拼在一起，在壁面的传导作用下会中和一部份逆流换热的作用。
此外，根据努谢尔特数上面的圆管的传热公式的换热系数α1是与流道的当量直径成反比的，而从传热学中可知当量直径，从上述的单位截面积周边的推导已经得出了的瓦型冷凝流道相对圆管同等截面积下的单位截面积的倍数，再求得瓦型冷凝流道的当量直径是圆管的1/2.2～1/2.6，把以上得出的瓦型冷凝流道的单位截面积周边的相对倍数和求得换热系数代入上述传热公式中，不难得出瓦型冷凝流道的传热增强是同截面积大圆管的8～9倍；所以其二，本凝汽器为一道制流程换热，其8～9倍的传热增强，远大于传统的二道制(二流程)的递次作用，而且来回返折的流程是无法实现冷、热流体真正的完全逆流换换热的，完全逆流的换热的平均温Δt相对增加1倍。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说细说明：
附图1是双侧圆形截面壳体的立式凝汽器的正面全图
附图2是坡旋式横锁导流板以挡隔板为旋导中心的坡旋式横锁导流板个块搭接图
附图3是A部的放大图
附图4是瓦型冷凝流道束及其构件的部分立体结构示图
分立式双侧圆形截面壳体，蒸汽入口12、凝结水出口15相贯通的立式凝汽器：由分立式双侧圆形截面壳体1、壳体内设置一道制瓦型冷凝流道2的瓦型冷凝流道束，瓦型冷凝流道束两端由管板10固定。在壳体内在两管板间的中心位置与壳体纵向设置挡隔板5，并以挡隔板为旋导中心在瓦型冷凝流道全长设置坡旋式横锁导流板6、在壳体内根据实际需要选择适当壳体横截面间距在瓦型冷凝流道束中布置若干拉杆4，在拉杆上的每相邻两坡旋式横锁导流板之间穿有定距管3，用来固定坡旋式横锁导流板6。蒸汽(做完功的乏汽)从喉部22进入蒸汽入口12，进入壳侧瓦型冷凝流道束间，经坡旋式横锁导流板6旋式导流，下行穿绕在瓦型冷凝流道束之间的全长，与瓦型冷凝流道内上行的冷却水进行完全逆流式热交换后，被凝结成凝结水后从凝结水出口15流入除氧箱25，在除氧箱内流经分布有密匝小孔的若干层相互交替的环、盘状淋盘19或溅水杆等能扩大凝结水表面积作用的除氧设施进行除氧，除氧后的凝结水流入热水井20，经排水管21抽出。在壳体内冷凝过程中尚有未被冷凝成凝结水的蒸汽和壳体内空气由排汽管24从壳体引入除氧箱底部，加热除氧过程中的凝结水进行回热和除氧，在蒸汽与凝结水的接触中被凝结成凝结水，剩余的极少量蒸汽和空气从抽气管14被抽出。冷却水从冷却水进水管18进入下水室16，经过瓦型冷凝流道束各瓦型冷凝流道内上行与瓦型冷凝流道外以挡隔板5为旋导中心的坡旋式横锁导流板6旋导下行的蒸汽进行完全逆流式热交换后，到上水室8后从冷却水出水管23排出。蒸汽入口12、凝结水出口15与冷却水进水管18、冷却水出水管23相互构成蒸汽与冷却水完全逆流式的换热流向。由管板、瓦型冷凝流道束、坡旋式横锁导流板、拉杆构成的芯体通过拉杆固定在设有加强筋板的上水室盖上。上、下管板用螺栓固定在放有密封垫圈的上、下钩台式的壳体上。壳体1与喉部22的连通处、壳体1与除氧箱25的连通处、热水井都设有补偿器13，上、下水室和壳体设有人孔门9，壳体上的人孔门并兼做放汽、放水门之用。在拉杆穿过上管板孔处的拉杆段和管板孔制成膨胀密封孔件(A所示的部位)；同时挡隔板固定螺栓7处为长形孔，与膨胀密封孔共同构成芯体的热膨胀补偿。凝汽器的整体由若干弹簧支座17支载，弹簧支座并同时吸收凝汽器壳体的膨胀。