一種直接空冷凝汽器散熱單元的制作方法
【專利摘要】一種直接空冷凝汽器散熱單元，由空冷散熱單元本體和位于空冷散熱單元本體下部的風機組成，所述空冷散熱單元本體包括主換熱面和頂部換熱面，所述主換熱面由一組軸線為雙曲線的主換熱管排列組成雙曲面形狀，各主換熱管上端連通圓環(huán)形的連接管，各主換熱管下端連通圓環(huán)形的凝結水回收管；所述頂部換熱面位于主換熱面頂部，頂部換熱面包括蒸汽分配管和一組頂部換熱管，各頂部換熱管的兩端分別連通蒸汽分配管和連接管。本發(fā)明有利于增強空冷散熱單元換熱能力、提高換熱效率，進而提高空冷機組的經(jīng)濟性，促進相關行業(yè)特別是電力行業(yè)大型機組的節(jié)能降耗。
【專利說明】一種直接空冷凝汽器散熱單元

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電廠散熱冷卻裝置，特別是采用雙曲面結構的主換熱面以增加換熱能力的直接空冷凝汽器散熱單元。

【背景技術】
[0002]火力發(fā)電廠多采用空氣冷卻的方式來冷卻汽輪機排汽，由幾十個空冷散熱單元組成的空冷島作為電廠汽輪機排汽的主要散熱設備?？绽渖釂卧怯梢粋€風機和所對應的空冷散熱單元本體構成，空冷散熱單元依靠風機產(chǎn)生強制對流，利用空氣帶走熱量，使蒸汽凝結成水，以保持汽輪機排汽壓力穩(wěn)定在設計值。一般而言，加大空氣流量、提高空氣流速是改善和增強空冷島換熱的首要考慮因素。但是，這將意味著冷卻風機功耗增加或葉片加長，這樣不利于設備安裝和經(jīng)濟運行。目前，普遍使用的空冷散熱單元本體呈A字形，如圖3所示，它包括蒸汽分配管、兩塊由管束翅片組成的矩形散熱面和凝結水回收管，兩塊矩形散熱面呈A字形布置，這種常規(guī)結構存有整個空冷單元空間利用不足、換熱面結構設計不盡合理的缺陷。因此在不改變風機結構和功率的前提下，通過對空冷散熱單元本體的結構改進，進一步增加散熱面積、增強換熱能力是有待解決的問題。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術之弊端，提供一種在不改變風機結構和功率的前提下，可明顯增加散熱面積、增強換熱能力、提高換熱效率的直接空冷凝汽器散熱單元。
[0004]本發(fā)明所述問題是以下述技術方案實現(xiàn)的:
[0005]一種直接空冷凝汽器散熱單元，由空冷散熱單元本體和位于空冷散熱單元本體下部的風機組成，所述空冷散熱單元本體包括主換熱面和頂部換熱面，所述主換熱面由一組軸線為雙曲線的主換熱管排列組成雙曲面形狀，各主換熱管上端連通圓環(huán)形的連接管，各主換熱管下端連通圓環(huán)形的凝結水回收管；所述頂部換熱面位于主換熱面頂部，頂部換熱面包括蒸汽分配管和一組頂部換熱管，各頂部換熱管的兩端分別連通蒸汽分配管和連接管。
[0006]上述直接空冷凝汽器散熱單元，所述蒸汽分配管為圓環(huán)形，蒸汽分配管位于頂部換熱面的中部，各頂部換熱管呈放射狀均布在蒸汽分配管和連接管之間。
[0007]上述直接空冷凝汽器散熱單元，所述主換熱面還設有主換熱管散熱翅片，主換熱管散熱翅片由下至上設置多層，各層主換熱管散熱翅片將相鄰的主換熱管連接。
[0008]上述直接空冷凝汽器散熱單元，所述頂部換熱面還設有頂部換熱管散熱翅片，頂部換熱管散熱翅片由內至外設置多圈，各圈頂部換熱管散熱翅片將相鄰的頂部換熱管連接。
[0009]上述直接空冷凝汽器散熱單元，所述蒸汽分配管的位置高于連接管，各頂部換熱管傾斜設置。
[0010]上述直接空冷凝汽器散熱單元，所述蒸汽分配管的中空部位設有通道門。[0011 ] 本發(fā)明針對提高直接空冷機組空冷島的空冷散熱單元散熱面積問題，對傳統(tǒng)空冷散熱單元本體的結構進行了改進，由翅片管束組成的雙曲面型主換熱面，由翅片管束組成的圓環(huán)形頂部換熱面，蒸汽分配管和凝結水回收管也相應設計為圓環(huán)形。理論計算表明，在采用同樣風機、主換熱面與普通A字形空冷散熱單元本體高度相同條件下，主換熱面相比普通A字形空冷散熱單元本體可增加散熱面積，加之頂部換熱面的設置，本發(fā)明可以明顯提高換熱面積；模擬試驗在通風速度、密度相同、換熱表面初始溫度相同的情況下，通過比較換熱后管排表面的平均溫度來衡量兩者的優(yōu)劣，結果表明，本發(fā)明優(yōu)于普通A字形空冷散熱單元的換熱效果。本發(fā)明有利于增強空冷散熱單元換熱能力、提高換熱效率，進而提高空冷機組的經(jīng)濟性，促進相關行業(yè)特別是電力行業(yè)大型機組的節(jié)能降耗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0013]圖1是本發(fā)明的結構示意圖；
[0014]圖2圖1的A向視圖；
[0015]圖3是普通A字形空冷散熱單元本體示意圖。
[0016]圖中各標號清單為:1、風機，2、凝結水回收管，3、主換熱管，4、主換熱管散熱翅片，5、連接管，6、頂部換熱管，7、蒸汽分配管，8、頂部換熱管散熱翅片，9、通道門。

【具體實施方式】
[0017]參看圖1、圖2，本發(fā)明由空冷散熱單元本體和位于空冷散熱單元本體下部的風機I組成。空冷散熱單元本體包括主換熱面和頂部換熱面，頂部換熱面位于主換熱面頂部。蒸汽首先進入頂部換熱面進行初步換熱降溫，然后經(jīng)初步換熱的蒸汽再進入主換熱面換熱。所述主換熱面由一組軸線為雙曲線的主換熱管3排列組成雙曲面形狀，各主換熱管上端連通圓環(huán)形的連接管5，各主換熱管下端連通圓環(huán)形凝結水回收管2，主換熱面的中心軸線與風機軸線共線。頂部換熱面包括圓環(huán)形的蒸汽分配管7和一組頂部換熱管6，蒸汽分配管位于頂部換熱面的中部，各頂部換熱管呈放射狀均布在蒸汽分配管和連接管之間，頂部換熱面的軸線與主換熱面的軸線共線。
[0018]仍參看圖1、圖2，主換熱面還設有主換熱管散熱翅片4，主換熱管散熱翅片由下至上設置多層，各層主換熱管散熱翅片將相鄰的主換熱管3連接。主換熱管散熱翅片4 一方面加強散熱效果，另一方面對各主換熱管起到連接的作用。所述頂部換熱面設有頂部換熱管散熱翅片8，頂部換熱管散熱翅片由內至外設置多圈，各圈頂部換熱管散熱翅片將相鄰的頂部換熱管6連接。頂部換熱管散熱翅片同樣是在加強頂部換熱面散熱效果的同時，對各頂部換熱管起到連接作用。
[0019]參看圖1、圖3，本發(fā)明所述空冷散熱單元本體的主換熱面雙曲面形狀，在不改變風機半徑及主換熱面與普通A字形散熱單元本體等高的條件下，相比普通A字形散熱單元本體可以增加換熱面積，其理論計算如下:假設風機半徑為I米，散熱單元本體高度為I米，則A字型散熱單元本體的散熱面底邊長為2米，高為1.414米，換熱面積S =2X1.414X2 = 5.6 平方米。
[0020]采用本發(fā)明的設計，空冷散熱單元本體的主換熱面為雙曲面形狀，則空冷散熱單元本體換熱面積的計算如下:

2 2 2
[0021]雙曲面方程為= 1

cr Ir
[0022]其中，a表示曲面所圍成柱體的頂部圓形面積的半徑，0〈a〈l ;b表示本體的高度，b=I米。
[0023]則換熱面積為:^= J]小+ζ?

D
[0024]其中，D表示雙曲面在XY面上的投影面積，

+ a" -α4)(】-a )
Va1
b2{b2 +a2), ^ , 1(/)2 +a2){b2 +a2 -1/4)(l-1/2)
[0025]gp,?S = ;r<]+ , In 2-——,~-(l-a-) + 6' +2J-——5----^-- >
Ir ,cr vV crcr
V+1 LJ

-~A——in/；
[0026]因假設風機半徑為I米，b = I米，由上式計算得出:當a = 0.4米時，換熱面積大于5.6平方米，且隨著a的增大換熱面積S也在增大。所以通過合理確定主換熱面雙曲面形狀的參數(shù)，可以使主換熱面散熱面積明顯大于普通A字型散熱單元本體的散熱面積，力口之頂部散熱面的設置，可以進一步增加空冷散熱單元本體的散熱面積，增強散熱效果。
[0027]仍參看圖1、圖2，蒸汽分配管7的位置高于連接管5，各頂部換熱管6傾斜設置。上述結構有利于蒸汽分配管內的蒸汽進入各頂部換熱管，同時有利于頂部換熱管內的冷凝水經(jīng)連接管、主換熱管排入凝結水回收管。
[0028]仍參看圖1、圖2，蒸汽分配管7的中空部位設有通道門9，一般情況下通道門封閉，需要時可打開。
【權利要求】
1.一種直接空冷凝汽器散熱單元，由空冷散熱單元本體和位于空冷散熱單元本體下部的風機(I)組成，其特征在于:所述空冷散熱單元本體包括主換熱面和頂部換熱面，所述主換熱面由一組軸線為雙曲線的主換熱管(3)排列組成雙曲面形狀，各主換熱管上端連通圓環(huán)形的連接管(5)，各主換熱管下端連通圓環(huán)形的凝結水回收管(2);所述頂部換熱面位于主換熱面頂部，頂部換熱面包括蒸汽分配管(7)和一組頂部換熱管(6)，各頂部換熱管的兩端分別連通蒸汽分配管和連接管。
2.根據(jù)權利要求1所述的直接空冷凝汽器散熱單元，其特征在于，所述蒸汽分配管(7)為圓環(huán)形，蒸汽分配管位于頂部換熱面的中部，各頂部換熱管呈放射狀均布在蒸汽分配管和連接管之間。
3.根據(jù)權利要求2所述的直接空冷凝汽器散熱單元，其特征在于，所述主換熱面還設有主換熱管散熱翅片(4)，主換熱管散熱翅片由下至上設置多層，各層主換熱管散熱翅片將相鄰的主換熱管(3)連接。
4.根據(jù)權利要求3所述的直接空冷凝汽器散熱單元，其特征在于，所述頂部換熱面還設有頂部換熱管散熱翅片(8)，頂部換熱管散熱翅片由內至外設置多圈，各圈頂部換熱管散熱翅片將相鄰的頂部換熱管(6)連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的直接空冷凝汽器散熱單元，其特征在于，所述蒸汽分配管(7)的位置高于連接管(5)，各頂部換熱管(6)傾斜設置。
6.根據(jù)權利要求5所述的直接空冷凝汽器散熱單元，其特征在于，所述蒸汽分配管(7)的中空部位設有通道門(9)。
【文檔編號】F28B1/06GK104296553SQ201410553776
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月17日 優(yōu)先權日:2014年10月17日
【發(fā)明者】程友良, 胡宏寬, 任澤民 申請人:華北電力大學（保定）