簡述空冷系統(tǒng)換熱元件的性能及其應(yīng)用

宋彥廷

摘 要：本文對空冷系統(tǒng)的核心和空冷系統(tǒng)的換熱元件翅片管等的制造技術(shù)進(jìn)行了闡述。

關(guān)鍵詞：翅片管 類型、特性

由于水資源的匱乏和環(huán)保的要求，目前國內(nèi)外火電廠的濕式冷卻塔正逐漸被空氣冷卻設(shè)備所取代。當(dāng)然對空冷系統(tǒng)換熱元件的要求更是重中之重，而其空冷系統(tǒng)的換熱元件一般采用翅片管。所以，翅片管是空冷系統(tǒng)的核心和關(guān)鍵元件。它的性能直接影響空冷系統(tǒng)的性能和應(yīng)用。正是由于翅片管制造技術(shù)的發(fā)展，才使空冷技術(shù)得以應(yīng)用和發(fā)展。

對翅片管的基本要求以有以下幾點(diǎn)：

（1）良好的傳熱性能；

（2）良好的耐溫性能；

（3）良好的耐熱沖擊力（空冷系統(tǒng)在啟動、停車或熱負(fù)荷不穩(wěn)定，氣象條件發(fā)生驟變時，會造成翅片管壁溫的頻繁變化，這種熱沖擊可能導(dǎo)致翅片松動，使翅片與管子之間的接觸熱阻增加）；

（4）良好的耐大氣腐蝕能力；

（5）易于清理塵垢；

（6）較低的制造費(fèi)用；

（7）足夠的管內(nèi)耐壓能力，較低的管內(nèi)壓降；

（8）較小的空氣側(cè)阻力；

（9）良好的抗機(jī)械振動能力；

（10）易于取得的金屬材料。

上述各項要求：有的是互相矛盾的。因此，翅片管應(yīng)根據(jù)使用條件來作選擇。目前有各種各樣的翅片管同時被廣泛的使用。

1.直接空冷系統(tǒng)換熱元件的類型與特性

1.1雙金屬軋制翅片管

雙金屬軋制翅片管在電站空冷技術(shù)發(fā)展的初期得到一定程度的應(yīng)用。往往采用4排。制造方便，價格便宜，是較為理想的抗腐蝕的管子。內(nèi)管采用碳鋼，管外選用既有較為延展性，抗大氣腐蝕能力，又有良好的傳熱性能的鋁。經(jīng)過軋制內(nèi)，外管可以完全緊密結(jié)合在一起，不足之處是當(dāng)軋制質(zhì)量不佳時，會導(dǎo)致內(nèi)外管接觸不良，使傳熱效果惡化。在寒冷地區(qū)使用時，冬季管內(nèi)易于結(jié)冰凍裂，防凍效果不佳。

1.2橢圓管繞鋼帶翅片管

在橢圓管外纏繞鋼帶，再進(jìn)行熱浸鋅，往往采用3排管。優(yōu)點(diǎn)是價格低廉，材料的利用率較高，缺點(diǎn)是過冷度較大，不易于清洗。

1.3橢圓管套矩形翅片管

制造時先將矩形翅片套于橢圓管上，再進(jìn)行熱浸鋅，有時在矩形翅片上沖出喘流片以提高傳熱性能，但壓降亦隨之增加。

橢圓管套矩形翅片管的特性：

（1）與同樣截面的圓管相比，其水力直徑小，因而管內(nèi)換系數(shù)大；

（2）流體在管子尾流區(qū)形成的渦流小，所以管外壓降可較圓管減少30%；

（3）與同樣的橫截面的圓管相比，其表面積約大15%，因此，在相同流速下，管外換熱系數(shù)可提高25%；

（4）翅片效率高，在同樣條件下，圓管的翅片效率為74%，而橢圓管為82%；

（5）矩形翅片橢圓管采用短邊迎風(fēng)，迎風(fēng)面積比較小，因而設(shè)計緊湊，占地面積只有圓管的80%。

1.4單排管（大口徑扁管蛇形翅片）

單排管是適應(yīng)防凍要求提出來的?；懿捎娩撝频拇髾E圓形截面的鋼管，翅片為鋁制翅片，兩者采用釬焊得方法進(jìn)行了緊密連接。這種翅片管具有換熱性能好，空氣側(cè)流動阻力低的優(yōu)良熱工特性，使得單排管凝汽器在大型直接空冷電廠中得到了廣泛的應(yīng)用。

整個外表面采用鋁鎂合金，除了能提供熱力優(yōu)勢外，還具有非常好的抗腐蝕性能。由于口徑大，便于管內(nèi)的疏水，使凝結(jié)水不產(chǎn)生過冷；即使有局部凍結(jié)，大口徑的橢圓基管也可以吸收部分凍結(jié)變形，不會凍裂。由于管子的高強(qiáng)度以及框架結(jié)構(gòu)的牢固性，翅片管束可以承受極高的機(jī)械強(qiáng)度的水流。因為只有一排管，所以更加易于清洗。由于翅片位于翅片管的兩側(cè)，通常只有鋼管直接接觸外界，完全可以承受通常的機(jī)械沖擊，比如冰雹、堆放、裝運(yùn)、運(yùn)輸以及安裝過程中的踩踏。

2. 間接空冷系統(tǒng)換熱元件的類型與特性

2.1 混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)換熱元件類型與特性

在混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)中得到應(yīng)用的是福哥型平板翅片管，我國在上世紀(jì)八十年代由哈爾濱空調(diào)股份有限公司引進(jìn)匈牙利專利制造技術(shù)。

2.2 表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)換熱元件類型與特性

表面式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)換熱元件共有三種，即小直徑的橢圓管套矩形翅片管、橢圓管繞鋼帶翅片管和福哥型平板翅片管，橢圓管翅片管與直接空冷系統(tǒng)的換熱元件相比，外形相似，尺寸較小。福哥型平板翅片管則與混合式凝汽器的間接空冷系統(tǒng)換熱元件完全一樣