[发明专利]一种带楔形间隙的柱式冷却管束

说明书

技术领域

本发明属于火/核电站间接空冷领域，特别涉及一种带楔形间隙的柱式冷却管束。

背景技术

自然通风间接空冷塔，具有零蒸发水耗和零风机电耗的优良节水节能特性，已逐渐成为我国西北、华北等干旱缺水地区火电机组循环水的主要冷却装置。自然通风间接空冷塔，以下简称间冷塔，由散热器和塔筒组成，其中散热器为翅片式散热管束。翅片式散热管束可在塔筒下方沿间冷塔竖置布置周向组合成三角形冷却单元，也可在塔筒下方水平布置组合成A形框架冷却单元。

在散热器塔外竖直布置的间冷塔中，三角形冷却单元由两个冷却柱并联组成，每个冷却柱又由3～4个冷却管束串联组成，常规冷却管束为基管排数为4或6的翅片管束。在散热器塔内水平布置的间冷塔中，A型框架冷却单元由两个冷却柱并联组成，每个冷却柱都包括2～4个串联的冷却管束。

循环水在间冷塔的翅片式散热管束内流动，以对流传热的方式，将热量传递给翅片间的环境空气。现有研究表明，环境自然风直接影响间冷塔塔底进风口区域和塔顶出口区域空气动力场，降低了塔侧冷却管束的传热性能,恶化了间冷塔整体冷却性能。

如图1所示，为现有间冷电站用散热器呈三角形冷却单元竖置布置的间冷塔，三角形冷却单元所组成的散热器1在塔筒2的进风口外侧竖直布置。如图2所示，为现有间冷塔冷却三角型散热器的整体横剖面的布置方式示意图。由图2可知，沿间冷塔半塔周向，散热器可分为五个冷却扇段，整塔共十个扇段。沿间冷塔周向，顺时针依次标记各冷却扇段：第一扇段3，涵盖的扇角θ范围为0°～36°；第二扇段4，涵盖的扇角θ范围为36°～72°；第三扇段5，涵盖的扇角θ范围为72°～108°；第四扇段6，涵盖的扇角θ范围为108°～144°；第五扇段7，涵盖的扇角θ范围为144°～180°。

如图3为现有冷却柱所组成的三角形冷却单元的横剖面结构示意图，包含结构相同的第一冷却柱8和第二冷却柱9，两冷却柱一侧端顶点相交，夹角在40°～60°之间；两冷却柱非相交侧张开形成三角形冷却单元的主要进风口10，并在进风口处设置百叶窗，百叶窗起到控风作用，可在冬季防止冷却柱管束冻结冻裂。

无环境自然风影响时，环境空气11几乎全部能够沿间冷塔径向自然流动进入三角形冷却单元，并同时流经第一冷却柱8和第二冷却柱9，完成换热。三角形冷却单元内空气流场结构关于冷却单元中心线对称，第一冷却柱8和第二冷却柱9冷却性能相同。但对于一个冷却柱中同一冷却管束中的多排翅片管束而言，其靠近百叶窗进风口侧的翅片管先与流入空气进行换热，使其下游翅片管对应的空气温度升高，导致远离百叶窗进风口侧的翅片管散热不足。

而间冷塔实际运行时，环境自然风总是存在的，而且对间冷塔冷却性能产生不利影响。为保证间冷塔冷却性能，通常间冷塔设计环境侧风风速取为4m/s或6m/s。如图4为4m/s环境侧风下间冷塔塔侧第三扇段部分三角形冷却单元的横截面空气动力场。以4m/s环境侧风的影响为例，由图4可知，4m/s的环境侧风造成塔侧空气周向速度较大，使得塔侧三角形冷却单元空气入口即百叶窗处进风风向偏离冷却单元对称面一定角度θd，并在冷却单元的第一冷却柱8进风侧引起较大漩涡，这必将降低第一冷却柱8的通风量，弱化第一冷却柱8的冷却性能，最终造成第一冷却柱8的出塔水温明显升高。

因此，在环境侧风条件下，减小塔侧三角形冷却单元内低速涡流区域的不利影响，增加冷却单元通风量，减小乃至消除冷却单元内的低速涡流区域，强化冷却柱对应冷却管束的冷却性能，并进而提高三角形冷却单元和间冷塔整体冷却性能，已成为亟须解决的问题。

发明内容

本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种间冷塔用的带楔形间隙的柱式冷却管束。通过该柱式冷却管束一侧端壁处的楔形间隙，优化间冷塔冷却单元的空气入口区域，在环境侧风条件下，由柱式冷却管束一侧端壁楔形间隙处的空气来流，直接冲击冷却单元内部空间，从而可有效减小乃至消除塔侧冷却单元内的空气低速流动区域，实现冷却单元一侧冷却柱和冷却单元整体冷却性能的提高；在无环境侧风影响时，该柱式冷却管束一侧端壁楔形间隙处的空气来流可强化冷却管束内部通风，增大冷却管束水气两侧的平均传热温差，实现冷却管束传热性能的强化。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种带楔形间隙的柱式冷却管束，包括两个一端相交成设定角度的翅片式散热管束，另一端张开，两个翅片式散热管束之间形成楔形间隙。

进一步地，两个所述的翅片式散热管束对称设置。