專利名稱：順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及熱交換設(shè)備中的換熱部件，具體為一種順逆流互補(bǔ)全平衡 組合式翅片管。
背景技術(shù)：
目前翅片管廣泛用于冶金、化工、電站等各種工業(yè)以及科研和民用等領(lǐng)域， 翅片管是直接空冷換熱設(shè)備的核心部件?，F(xiàn)有翅片管的結(jié)構(gòu)由單一基管和固定 在基管表面的翅片構(gòu)成，其中基管可為多種截面形狀， 一般為圓形、橢圓或扁 形；翅片為多種形式、任意形狀的片狀結(jié)構(gòu)，作用是增加基管的表面積； 一般 為金屬材料，利用金屬導(dǎo)熱系數(shù)高的特點(diǎn)，提高換熱效率。單層或多層翅片管 平行排列，在基管兩端分別使用集合管箱將基管的兩端連通構(gòu)成換熱單元—— 管束，能滿足換熱要求的多個(gè)管束組合就是空冷換熱設(shè)備。空冷換熱設(shè)備通過 將空氣流過翅片管外側(cè)，使基管內(nèi)部的液體或氣體介質(zhì)進(jìn)行冷卻或冷凝。由于 采用翅片管空氣冷卻方式可以節(jié)約大量水資源，目前電站的冷卻設(shè)備普遍采用 以翅片管為主要換熱部件的直接空冷系統(tǒng)，可以節(jié)水90%以上。翅片管的結(jié)構(gòu) 形式、材質(zhì)及布置方式，對(duì)換熱效率起著主要作用，換熱領(lǐng)域尤其在基管內(nèi)為 中低壓(包括負(fù)壓)的空氣冷卻/冷凝換熱方面，大量采用非圓形截面基管，基 管采用大截面扁管具有內(nèi)部截面大、介質(zhì)流通阻力低、管外空氣阻力低、抗凍 變形能力強(qiáng)、易清洗等優(yōu)點(diǎn)；翅片管的布置方式則趨向于由多排小截面向單排 大截面方向發(fā)展，尤其是電站的直接空氣冷卻設(shè)備已經(jīng)普遍采用以單排大扁管 為基管的翅片管組成管束的布置方式。換熱設(shè)備(尤其負(fù)壓設(shè)備)在運(yùn)行過程中，由于多種原因(例如，微量泄 漏)，基管內(nèi)的液體或氣體介質(zhì)會(huì)帶入一些非介質(zhì)不凝氣體，非介質(zhì)不凝氣體在 管束內(nèi)會(huì)不斷積累，越來越多。因此需要設(shè)置不凝氣體排出裝置， 一般是在管 束介質(zhì)流出端設(shè)置逆流管束起到不凝氣體的分離作用，并在逆流管束的集合管 箱處連接不凝氣體排出裝置，將非介質(zhì)不凝氣體排出，否則，不斷積累的非介 質(zhì)不凝氣體會(huì)占據(jù)管束內(nèi)部的部分空間，減小了有效換熱面積，且對(duì)管束內(nèi)的 介質(zhì)流動(dòng)產(chǎn)生阻力，影響換熱效率；甚至當(dāng)非介質(zhì)不凝氣體積累到一定壓力時(shí) 會(huì)沿基管逆流而上，破壞換熱系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定平衡。由于現(xiàn)有換熱設(shè)備上的翅片 管均是單基管構(gòu)造，目前的空氣冷卻/冷凝換熱設(shè)備(尤其基管內(nèi)真空負(fù)壓下工 作的設(shè)備)都會(huì)依據(jù)傳統(tǒng)的順逆流理論布置翅片管管束。由于結(jié)構(gòu)限制及成本 的考慮， 一般采用順流管束(冷卻/冷凝后介質(zhì)的流向與介質(zhì)流入方向相同的管 束)和逆流管束(冷卻/冷凝后介質(zhì)的流向與介質(zhì)流入方向相反的管束)分區(qū)域 并列布置方式，其中各順流管束介質(zhì)流出端集合管箱與逆流管束流入端集合管 箱之間相互連通。順流管束內(nèi)積累的非介質(zhì)不凝氣體可通過連通部位進(jìn)入逆流 管束，并在逆流管束的未端排出。但這種布置方式主要存在以下不足
1.提高換熱系統(tǒng)循環(huán)穩(wěn)定平衡，是設(shè)置逆流管束的主要作用之一。但由于 順流和逆流管束分區(qū)域并列布置，存在順流管束相對(duì)逆流管束位置遠(yuǎn)近不同， 并且通過順流和逆流管束端部的集合管箱連通，使順流管束相對(duì)逆流管束的流 通阻力不均衡，難以做到更好的壓力平衡，不平衡性可達(dá)5%以上。另外，使非 介質(zhì)不凝氣體流向逆流管束部分的壓力不平衡，且流通阻力過大，無法做到高 效均勻的排出不凝氣體，造成介質(zhì)在順流和逆流之間的流通阻力很大，從而， 使逆流對(duì)順流不能完全達(dá)到良好的平衡作用，加重了偏流現(xiàn)象(即同一截面位 置各基管內(nèi)介質(zhì)流速不均勻的現(xiàn)象)。也使換熱效率降低。2、 在穩(wěn)定運(yùn)行的情況下，由于逆流管束并列布置在換熱過程的末端，使部 分逆流管束不參加換熱。從而降低了整體換熱效率，增加設(shè)備成本投入。
3、 提高防凍能力也是設(shè)置逆流的主要作用之一。目前的順流和逆流管束分 區(qū)域并列布置方式，雖然整體提高了設(shè)備的防凍能力。但是，當(dāng)工作在冰點(diǎn)以 下環(huán)境時(shí)，逆流管束末端，局部卻極易發(fā)生凍堵現(xiàn)象，從而影響正常運(yùn)行及造 成設(shè)備損壞。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為了解決由于現(xiàn)有翅片管為單基管構(gòu)造，因而在解決換熱設(shè)備 順逆流平衡時(shí)所存在的問題，提供一種順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管。
本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管， 由基管和固定在基管兩側(cè)的翅片構(gòu)成，基管由平行的順流基管和逆流基管構(gòu)成。 翅片同時(shí)跨越順流基管和逆流基管并與順流基管和逆流基管固定，這樣，順流 基管和逆流基管經(jīng)翅片連接一體，使結(jié)構(gòu)更合理、緊湊。為增加順流管的換熱 能力和效率，翅片寬度覆蓋順流基管和逆流基管。所述的順流基管為管內(nèi)冷卻/
冷凝后介質(zhì)的流向與介質(zhì)流入方向相同的基管；逆流基管為管內(nèi)介質(zhì)流向與冷
卻/冷凝后介質(zhì)流向相反的基管。本實(shí)用新型所述的翅片管由現(xiàn)有的單一基管變 為平行的兩個(gè)基管。在使用時(shí)，本實(shí)用新型所述翅片管構(gòu)成的管束與現(xiàn)有單一 基管的翅片管構(gòu)成的管束在結(jié)構(gòu)上略有區(qū)別。本實(shí)用新型所述翅片管構(gòu)成的管 束，其介質(zhì)流入端的集合管箱需分割為兩個(gè)相互隔斷的腔， 一個(gè)腔與順流基管 相通，另一個(gè)腔與逆流基管相通。運(yùn)行過程中，由于逆流基管和順流基管存在 一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，順流和逆流之間的流通阻力極小，流通順暢。從而管束內(nèi)產(chǎn)生 的非介質(zhì)不凝氣體可直接通過每個(gè)翅片管的逆流基管高效均勻地排出。不會(huì)造
成非介質(zhì)不凝氣體的積累，因而不會(huì)對(duì)順流產(chǎn)生阻力，逆流對(duì)順流達(dá)到100%的平衡，循環(huán)壓力也達(dá)到100%平衡；徹底解決了由于壓力不平衡產(chǎn)生的偏流現(xiàn)象， 極大地提高了換熱效率。翅片跨越相鄰的順逆流基管，并同時(shí)附著在全部基管 的外壁上，增加了順流基管的換熱面積，使順流基管部分的換熱能力提高5%以 上，可降低設(shè)備投資成本5%以上，同時(shí)，逆流基管末端與順流基管入口端相鄰， 并通過翅片相連接，順流基管通過翅片對(duì)逆流基管有加熱作用，可以解決逆流 基管末端發(fā)生凍堵的問題。在設(shè)計(jì)時(shí)可以不受結(jié)構(gòu)的限制，根據(jù)需要無級(jí)別調(diào) 整順流基管和逆流基管的截面尺寸，調(diào)整順流基管和逆流基管的截面積比，以 滿足順逆流的任意比例關(guān)系。
進(jìn)一步地，順流基管和逆流基管分別從入口向出口截面逐漸變小，成互補(bǔ) 狀態(tài)。在滿足順逆比的條件下，針對(duì)冷卻/冷凝換熱過程中存在介質(zhì)體積變化的 情況下，采用變截面基管，可降低高流速區(qū)的管內(nèi)阻力，增加低流速區(qū)的管內(nèi) 流速，從而提高換熱效率5%以上，降低設(shè)備成本。
本實(shí)用新型所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管通過在現(xiàn)有翅片管的基 礎(chǔ)上增設(shè)逆流基管，從根本上改變了現(xiàn)有順流管束和逆流管束分區(qū)域并列布置 的換熱方式，無需逆流管束的設(shè)置，而形成一種全新的循環(huán)流程方式，非介質(zhì) 不凝氣體的排出直接在管束內(nèi)完成，降低了設(shè)備成本?？梢赃_(dá)到換熱設(shè)備循環(huán) 壓力的均勻平衡，克服非介質(zhì)不凝氣體無法高效均勻排出造成的偏流現(xiàn)象，提 高設(shè)備換熱能力和換熱效率，同時(shí)有效防止設(shè)備的凍堵現(xiàn)象。


圖1為本實(shí)用新型所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管的立體圖2為等截面平行布置方式的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管的主視圖3為圖2的俯視圖4為圖2的左視圖；圖5為變截面互補(bǔ)布置方式的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管的主視圖6為圖5的俯視圖7為圖5的左視圖中l(wèi)-順流基管，2-逆流基管，3-翅片。
具體實(shí)施方式

順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，由基管和固定在基管兩側(cè)的翅片3構(gòu)成， 基管由平行的順流基管1和逆流基管2構(gòu)成。翅片3同時(shí)跨越順流基管1和逆 流基管2并與順流基管和逆流基管固定。為增加順流管的換熱能力和效率，翅 片3寬度覆蓋順流基管1和逆流基管2?；芸蔀榈冉孛娼Y(jié)構(gòu)或變截面結(jié)構(gòu)，采 用變截面結(jié)構(gòu)時(shí)，順流基管l和逆流基管2分別從入口向出口截面逐漸變小， 成互補(bǔ)狀態(tài)。本具體實(shí)施方式
順流基管1和逆流基管2選用扁管且順流基管1 和逆流基管2截面寬度相同，高度可調(diào)，以降低高流速區(qū)的管內(nèi)阻力，增加低 流速區(qū)的管內(nèi)流速，從而提高換熱效率5%以上，降低設(shè)備成本。同時(shí)可滿足順 逆流基管有效換熱外表面積的任意比例關(guān)系?；懿馁|(zhì)可為適宜的任意種類材 質(zhì)或復(fù)合材質(zhì)，基管(扁管)可根據(jù)需要任意長度。基管制造工藝可為有縫管 或無縫管等任意適合的方法。翅片同時(shí)跨越兩層扁管，附著在扁管側(cè)面，翅片 形狀可為任意形狀，翅片材料可為適宜的任意種類材質(zhì)或復(fù)合材質(zhì)?；芘c翅 片的連接，可為采用適宜的任意工藝方法，例如浸焊、釬焊等。順流基管l和 逆流基管2從入口向出口高度逐漸變小并且截面互補(bǔ)，即保持順流基管和逆流 基管的總高度不變。使翅片管的形狀整齊、規(guī)范，結(jié)構(gòu)合理，便于管束的制造。
權(quán)利要求1、一種順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，由基管和固定在基管兩側(cè)的翅片(3)構(gòu)成，其特征為基管由平行的順流基管(1)和逆流基管(2)構(gòu)成。
2、 如權(quán)利要求l所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，其特征為翅片(3)同時(shí)跨越順流基管(1)和逆流基管(2)并與順流基管和逆流基管固定。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，其特征為 翅片(3)寬度覆蓋順流基管(1)和逆流基管(2)。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，其特征為順流基管(1)和逆流基管(2)分別從入口向出口截面逐漸變小。
5、 如權(quán)利要求3所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，其特征為順流基管(1)和逆流基管(2)分別從入口向出口截面逐漸變小。
6、 如權(quán)利要求1或2所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，其特征為 順流基管(1)和逆流基管(2)為扁管且順流基管(1)和逆流基管(2)截面 寬度相同，順流基管(1)和逆流基管(2)分別從入口向出口高度逐漸變小并 且截面互補(bǔ)，即保持順流基管和逆流基管的總高度不變。
7、 如權(quán)利要求3所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管，其特征為順流 基管(1)和逆流基管(2)為扁管且順流基管(1)和逆流基管(2)截面寬度 相同，順流基管(1)和逆流基管(2)分別從入口向出口高度逐漸變小并且截 面互補(bǔ)，即保持順流基管和逆流基管的總高度不變。
專利摘要本實(shí)用新型涉及熱交換設(shè)備中的換熱部件，具體為一種順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管。解決由于現(xiàn)有翅片管為單基管構(gòu)造，因而在解決換熱設(shè)備順逆流平衡時(shí)所存在的問題。由基管和固定在基管兩側(cè)的翅片構(gòu)成，基管由平行的順流基管和逆流基管構(gòu)成。本實(shí)用新型所述的順逆流互補(bǔ)全平衡組合式翅片管通過在現(xiàn)有翅片管的基礎(chǔ)上增設(shè)逆流基管，從根本上改變了現(xiàn)有順流管束和逆流管束分區(qū)域并列布置的換熱方式，無需逆流管束的設(shè)置，非介質(zhì)不凝氣體的排出直接在管束內(nèi)完成，降低了設(shè)備成本?？梢赃_(dá)到換熱設(shè)備循環(huán)壓力的平衡，克服非介質(zhì)不凝氣體無法高效均勻的排出造成的偏流現(xiàn)象，提高設(shè)備換熱能力和換熱效率，同時(shí)有效防止設(shè)備的凍堵現(xiàn)象。
文檔編號(hào)F28F1/24GK201311223SQ20082010653
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2008年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月7日
發(fā)明者李仲琪 申請(qǐng)人:李仲琪