用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置.pdf

本发明公开了属于能源动力技术领域的一种用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置。蒸汽分配管下面空冷凝汽器翅片管束分左右两排以一定夹角呈“A”型布置在轴流风机上部。空冷凝汽器翅片管束由扁平管及在扁平管上平行于轴流风机轴向风方向倾斜一定角度后，不等间距钎焊在扁平管上的波形翅片构成。空冷凝汽器翅片管束下端连接凝结水联箱。波形翅片间距采取疏、密、疏、密形式布置，采用该结构的目的是减少冷却空气流动阻力，降低翅片管束表面空气流场的不均匀性，以充分利用翅片管束传热面积，改善空冷凝汽器传热性能，提高冷却效果，保障电站空冷系统运行的安全性和经济性。

1.  一种用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置，在汽轮机排汽的蒸汽分配管下面布置空冷凝汽器翅片管束，分左右两列呈“A”型倾斜布置，其特征在于，空冷凝汽器翅片管束由扁平管及在扁平管上平行于轴流风机轴向风方向倾斜布置的波形翅片构成，空冷凝汽器翅片管束下端连接凝结水联箱；波形翅片间距采取疏、密、疏、密形式设置成不等间距的不均匀结构。

2.  根据权利要求1所述用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置，其特征在于，所述波形翅片与扁平管的长轴方向成倾斜角 θ = 180 - β 2 , ]]>即与轴流风机轴向风速方向平行，不等间距钎焊在扁平管上，其中β为左右空冷凝汽器翅片管束之间的夹角，选取为60°，旨在使空冷风机出口的冷却空气以较小的压力损失均匀地流过空冷凝汽器翅片管束，并能有效地抑制空冷凝汽器翅片管束积灰现象。

3.  根据权利要求1所述用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置，其特征在于，所述波形翅片间距沿空冷凝汽器管束从上向下，采取疏、密、疏、密形式设置成不等间距。

4.  根据权利要求3所述用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置，其特征在于，所述波形翅片由空冷凝汽器管束顶部向下分成四个不同间距翅片区，四个不同间距翅片区的翅片间距取值为2.5-3mm、2-2.5mm、2.5-3mm、2-2.5mm，即翅片间距为疏密交错布置。

用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置
技术领域
木发明属于能源动力技术领域。特别涉及利用空冷凝汽器管束和空冷风机之间所形成的“A”型空冷单元结构导致的冷却空气流场不均的特点，以提高流经翅片管束冷却空气流速的均匀性，降低空气流动损失，改善空冷凝汽器冷却效果，提高电站直接空冷系统的运行性能的一种用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置。
背景技术
由于我国北方地区富煤缺水，电站空冷技术获得了快速发展。与传统的湿冷机组相比，直接空冷机组的空冷系统庞大，空冷单元数量多，空冷风机直径大，冷却空气流量大。研究表明，空冷风机出口流场极不均匀，除了轴向流速，还存在径向流速和周向流速。对于速度最大的轴向流速，沿着风机半径方向的分布也是变化的。由风机中心向外，速度先增加后减小。此外，直接空冷单元的翅片管束分左右两列呈“A”型倾斜布置。如图1所示的现有直接空冷单元结构示意图，汽轮机排汽通过蒸汽分配管1进入空冷凝汽器翅片管束，冷却空气在轴流风机4的作用下流经翅片管束，使管束内的蒸汽冷凝后进入凝结水联箱3。现有600MW直接空冷机组凝汽器多采用单排波形翅片扁平管束结构，如图2所示，波形翅片2沿着扁平管的长轴方向平行、均匀钎焊在扁平管5上。上述特殊的翅片管束布置方式和不规则的轴流风机出口流场使得流经翅片管束的空气流速极不均匀，沿管束由上到下，风速呈现先大后小，再增大，又减小的规律，导致空冷凝汽器冷却效果下降。
根据直接空冷单元结构特点和风机出口风速的变化规律，可考虑使空冷凝汽器波形翅片倾斜一定角度，保持翅片表面与风机轴向出口风速平行。一方面，这样的翅片设计可有效防止翅片表面积灰，另一方面，翅片倾斜布置降低了冷却空气流动阻力，有利于空气流动。同时，翅片间距设计成不均匀形式，风机出口风速大的区域，翅片间距稀疏，而风机出口风速小的区域，翅片间距相对加密，使翅片表面冷却空气流速更为均匀，以改善空冷单元传热特性，提高冷却效果。
发明内容
本发明的目的是针对现有空冷单元不同区域翅片管束表面风速不均匀，流场紊乱，流动阻力大带来的空冷单元传热性能得不到充分发挥的缺陷，提出一种用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置，其特征在于，在汽轮机排汽的蒸汽分配管1下面布置空冷凝汽器翅片管束，分左右两列呈“A”型倾斜布置，空冷凝汽器翅片管束由扁平管5及在扁平管5上平行于轴流风机4轴向风方向倾斜布置的波形翅片2构成，空冷凝汽器翅片管束下端连接凝结水联箱3；波形翅片2间距采取疏、密、疏、密形式设置成不等间距的不均匀结构。
所述波形翅片与扁平管5的长轴方向成倾斜角 θ = 180 - β 2 ]]>(β为左右管束之间的夹角，通常为60°)，即与轴流风机轴向风速方向平行，不等间距钎焊在扁平管5上。所述波形翅片间距沿空冷凝汽器管束从上向下，采取疏、密、疏、密形式设置成不等间距，旨在使空冷风机出口的冷却空气以较小的压力损失均匀地流过空冷凝汽器翅片管束，并能有效地抑制空冷凝汽器翅片管束积灰现象。
本发明的有益效果是采用的空冷凝汽器波形翅片倾斜一定角度，保持翅片表面与风机轴向出口风速平行结构，一方面有效防止翅片表面积灰，另一方面，翅片倾斜布置降低了冷却空气流动阻力，有利于空气流动。同时，翅片间距设计成不均匀形式，风机出口风速大的区域，翅片间距稀疏，而风机出口风速小的区域，翅片间距相对加密，使翅片表面冷却空气流速更为均匀，空冷单元传热性能得到改善，空冷系统运行的安全性和经济性提高。
附图说明
图1为现有直接空冷单元结构示意图。
图2为现有空冷凝汽器波形翅片扁平管结构示意图。
图3为采用倾斜不等间距波形翅片扁平管束的直接空冷单元结构示意图。
图4为新型倾斜不等间距波形翅片扁平管结构示意图。
具体实施方式
本发明提出一种用于电站空冷凝汽器的倾斜不等间距波形翅片扁平管装置，即在图2所示现有空冷凝汽器波形翅片扁平管结构的基础上，使波形翅片倾斜一定角度钎焊在扁平管上，同时在不同的扁平管位置上，翅片采用不均匀间距。
图3所示为采用倾斜不等间距波形翅片扁平管束的直接空冷单元结构示意图。图中，蒸汽分配管1下面空冷凝汽器翅片管束分左右两排以一定夹角(一般为60°)呈“A”型布置在轴流风机上部。空冷凝汽器翅片管束由扁平管5及在扁平管5上平行于轴流风机4轴向风方向倾斜布置的波形翅片2构成，空冷凝汽器翅片管束下端连接凝结水联箱3。汽轮机排汽通过蒸汽分配管1进入空冷凝汽器翅片管束，冷却空气在轴流风机4的作用下流经翅片管束，使管束内的蒸汽冷凝后进入凝结水联箱3。轴流风机4出口风速主要为轴向速度，而且轴向速度沿风机半径方向的分布不均匀。实验表明，由轴流风机4轴心向外，轴向速度先增大后减小。特殊的直接空冷单元结构形式和轴流风机出口风速分布规律，导致流经空冷凝汽器翅片管束表面的冷却空气流速极不均匀，由管束顶部向下，流速呈大、小、大、小的交替分布。此外，现有翅片管束的翅片表面与水平方向呈30°夹角(如图1所示)，环境空气中的灰尘极易在上面集聚，产生翅片污染而使传热性能下降。可见，现有空冷凝汽器用的波形翅片扁平管束结构(如图2所示)，不能充分发挥翅片管束的传热性能，冷却效果不佳。为此，本发明提出一种新型翅片管结构，可在一定程度上克服上述缺点。
图4给出了该新型倾斜不等间距波形翅片扁平管结构示意图。在原有波形翅片扁平管束结构基础上，波形翅片2沿着扁平管5的长轴方向倾斜角度θ＝60°，与轴流风机4轴向风速方向平行，不等间距钎焊在扁平管5上。此时轴流风机4出口冷却空气不需要改变方向，沿着波形翅片表面通过空冷凝汽器管束，减小了流动损失。在风机转速维持不变的条件下，冷却空气流量增加，可改善空冷凝汽器的传热性能。由于不同位置波形翅片表面空气流速不同，翅片设计成不等间距结构。由空冷凝汽器翅片管束顶部向下，波形翅片间距采取疏、密、疏、密形式。即在冷却空气流速高的位置，翅片间距大，而在冷却空气流速低的位置，翅片间距小。这样的波形翅片间距将使波形翅片表面流速更为均匀，波形翅片传热面积得以充分利用，空冷凝汽器传热性能得到改善。波形翅片间距的选取原则为，沿着翅片管长度，设置四个不同的翅片间距，每个相同翅片间距区的长度近似相等。稀疏波形翅片区的翅片间距取为2.5-3mm，而密集波形翅片区的翅片间距取为2-2.5mm，即沿着空冷凝汽器翅片管束由顶部向下，四个不同间距翅片区的翅片间距取值为2.5-3mm、2-2.5mm、2.5-3mm、2-2.5mm，具体数值根据空冷风机的性能和空冷系统的设计参数确定。
采用上述结构后，轴流风机出口冷却空气无需改变方向直接进入空冷凝汽器翅片管束冲刷翅片表面，流动阻力降低，而且流经不同间距的翅片区域后，流速也更为均匀，冷却效果得到改善。