板翅式逆流微通道空冷凝汽器在汽轮机乏汽冷凝系统中的应用.doc

板翅式逆流微通道空冷凝汽器在汽轮机乏汽冷凝系统中的应用 水资源紧缺已成为国民经济快速发展的制约因素,这促使空冷设备在工业装置低温位冷凝冷却工位的大量应用。空冷器传热元件发展经历了圆管圆翅片、椭圆管矩形翅片、扁钢管钎焊铝蛇形翅片管、扁钢管矩形翅片管及波纹板片等型式。以波纹板片作为传热元件的空冷设备突破了传统空冷器 的结构限制,首次将高效节能、结构紧凑、占地面积小的板式传热元件引入空冷器作为其传热元件。板式空冷凝汽器既具有空冷器节水效果好、环境污染小的特点,又具备板式换热器传热效率高、流通面积大、占地面积小、设备结构紧凑的特点,是一种国际首创的新型高效空冷设备。然而板翅式逆流微通道换热器更胜一筹，它不仅具备板式换热器的优势外，而且它的体积更小，单位体积内换热面积更多，换热效率更高，阻力小，气密性更好，真空度更低，可以加快乏汽凝结速度，提高机组发电量。 1板翅式逆流微通道空冷凝汽器简介 1.1传热机理 (1)乏汽通过直通的密布的传热翅片时释放出自己的潜热，在翅片流程前一部分与另一侧微通道内的冷却水进行逆流式的潜热部分热量交换；进入翅片后半部分流程已经基本上是凝结水的显热部分与另一侧微通道内冷却水进行显热交换，这也是逆流过程，两侧以较长换热流程换取了更低凝结水温度和更高冷却水温度，更高的冷却水温度是有利于风冷的，因为温差越大才越有利于热量交换，尤其是与环境温度的空气进行热量交换就显得尤为重要。这一点它完全不同于现有凝汽器冷却方式是依赖大流量的冷却水和大表面积的蒸发空间，所采取高成本，高水资源消耗方式来实现发电厂郎肯循环。本技术则不然它所依赖的是高效换热装置以及先进的换热方式与流程来实现低成本的郎肯循环。 (2)我们知道翅片可以扩大有限空间内的换热面积；逆流换热其平均温差是所有其他换热方式所无法比拟的，它的平均温差是最大的。还有流速以及截面流速均匀性对换热效率影响也是非常大的。另外从分子运动学角度分析流体的厚薄对换热效率影响也是非常巨大的，因为金属导热性远远高于流体导热性能的，而流体换热主要是靠对流来实现的，实现对流换热方法有两个，一个是靠自然对流，另一个是靠强制对流来完成换热的，其实强制对流换热会来得更快、更经济，所以我们可以依据分子运动自身规律来设计换热装置，以便达到高效换热目的，近来人们发现微通道换热有其非常高效特性，就是由于分子运动有其自由程，该自由程大小与其分子结构相关，水分子自由程一般是：0.3mm1mm，也就是所说的水力半径。进一步研究、科学家发现分子热运动及其复杂，也有其规律性，通过各种场的理论研究与科学实验发现：温度梯度场与流体换热介质速度场是非常重要的换热机理，本着这一系列换热学基本理论与当今相关的高端理论，我们不难发现：纯逆流换热+共轭换热+先进者后出，后进者先出流体分配与汇流方式（因为这一方式比采用某种装置来实现流体介质均匀分配会来得更加均匀，其截面流速均匀一致性会更好，更加具有优势）=最佳场协同效果。本发明技术因应上述理论基础而设计的换热装置，它不仅能够很好用作凝汽器对乏汽的冷凝，而且用作风冷也是非常适宜的。前面我们已经说了它可以使凝结水温度过低，以便提高发电效率；也可以使冷却水温度更高，这样我们可以通过循环泵把该冷却水打入风冷的板翅逆流微通道散热器里，而冷却水始终是在凝汽器微通道里和风冷装置微通道里通过管道和泵连接进行封闭式循环。这样无须担忧水垢而影响凝汽器换热效果与正常工作的问题，也没有必要进行水质处理，而浪费资金又耽误发电厂正常运行的事情发生了。我们的风冷显著优势在于：我们可以获得更高的冷却水温度（显然可以与环境空气温度拉开距离以有利于冷却水热量传入到空气当中去），我们也可以实现非常理想的端差，使端差变得很小。我们冷却水侧是采用微通道或细通道形式的，我们空气侧翅片流程长，可以使风的利用率提高，而降低轴流风扇的电机的功率，而且该发明专利冷却器的迎风面阻力非常小，又加强了风侧流程，在有限体积里风侧换热面积是板式换热器风冷装置无法比拟的，并且它是逆流换热方式，所以它的体积会变得更小更加紧凑。 (3)蒸发空冷若我们需要冷却水温度比环境干球温度更低的温度话，我们可以在其后面串接相同风冷装置，只是在该装置上添加一个喷淋的布水器，用作降膜蒸发以使冷却水接近环境湿球温度，而低于环境干球温度。这样我们可以节约水资源，而且可以进行板式蒸发空冷是将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体且兼有两者之长的新型空冷器。它利用水蒸发汽化带走热量,降低工作介质 温度,甚至可以将介质冷却到干球温度以下,接近湿 球温度。空气与喷淋水流动方向相同,顺风布膜,在较低风速下便可形成利于蒸发的均匀水膜,传热效率高。与管式元件相比,还有板式元件相比，外表面水膜更均匀,蒸发表面积在有限体积内更多，有效蒸发面积接近100%。 1.2传热元件 (1)换热翅片换热板片采用板型波纹板片,其具有传热效率高、流体压降小、流通面积大、传热表面光滑、结构紧凑、抗腐能力强和易清洗 等优点,而且波纹板面均为一次换热面积,长周期运行传热性能可靠稳定,彻底解决了翅片管式空冷器长周期运行翅片接触热阻逐年增大导致传热效率下降的问题。板束采用单板排结构,冬季防冻、抗冻性能好,可有效防止凝结水过冷。 (2)板束组成每一个换热板一边是翅片，另一边是微通道波纹板，这三个不同元件相互交替排列形成诸多的翅片型气体流体通道和波纹板的液体流体通道，这是依据气体换热系数要低于液体换热系数，我们设计必须要加大气体侧换热面积和换热流程，而现行各种换热器而不是这样，而仅仅只是加大其换热面积而已。它们之间通过钎焊使之成为一体，以达到共轭换热效果。1.3特点 (1)传热效率高微通道或细通道是有利于液体换热的，翅片流程有利于空气换热的。 (2)抗腐蚀性能好传热元件采用铝合金板材或不锈钢材质, 它没有应力腐蚀现象，而不像板式换热器，其板片冲压所造成的应力腐蚀现象。可以达到与主机同等的使用寿命,比传统空冷器的 碳钢热浸锌结构具有更好的防腐性能。 (3)压降低空气侧是直通的翅片，而迎风面阻力小，不像管式翅片迎风面阻力大，而冷却水侧虽然采用微通道或细通道，但它没有折流弯道的阻力，有效湍流强。 (4)结构紧凑板翅逆流微通道传热元件单位空间传热面 积大,因此在完成同样热负荷的情况下,板式空冷器的体积小、质量轻、占地小,可极大节约用户的设备安装空间及成本,有效解决装置扩能改造时场地不足的矛盾。 板翅逆流微通道空冷凝汽器可以作为干式空冷、湿式空冷、蒸发空冷系列产品,可充分满足不同地区、不同工况 的要求,代替水冷器能大量节约水资源。湿式空冷、 蒸发空冷可替代原翅片管式空冷凝汽器,解决扩容改造时遇到的节水、节能及场地