[发明专利]筒式高效螺旋管流冷却器

说明书

本发明属机械工程类的热交换介质不直接接触的热交换设备，具体涉及火力发电厂热力系统中高温水和蒸汽在线取样分析装置用的冷却装置。

在火力发电的热力系统中，工作介质-水和蒸汽的品质，直接影响热机的性能。因此，对水和蒸汽进行降温、减压后的在线连续取样分析、监测，保证水和蒸汽的品质，以防止锅炉、汽包和热机等热力设备腐蚀、结垢，从而确保系统安全经济运行则是不可少的。如果把处于高温、高压状态的水和蒸汽直接引入在线分析监测仪表，就目前而论是无法忍受的。因此，必须将水和蒸汽的温度、压力、流量降至在线分析监测仪表正常工作允许的条件下进行。目前用于火力发电厂热力系统中的在线取样分析装置用的冷却装置主要有筒式冷却器和双套管式冷却器两种。前者是在封闭的筒体内装有螺旋取样管或蛇形取样管，管内接通高温水和蒸汽，筒体内存有流通冷却水，工作时，利用取样管外表面向流通冷却水传热进行热交换，使高温水和蒸汽降温。这种冷却器的特点是：可采用一般的水作冷却剂，如深井水、工业水、河水等;取样管可清洗，但冷却效率低，冷却水用量大，体积大。后者是由两根不同直径的金属管套在一起绕制成螺旋状，并固定在一块金属板上而构成。其内管通高温水和蒸汽，内管与外管之间接流动冷却水，两者流动方向相反。这种冷却器的特点是：由于形成了冷却水包围在取样管外相反方向流动状态，其热交换效率十分理想，但这种冷却器因制造工艺复杂价格十分昂贵;取样管不能拆卸清洗，易结垢污堵，对冷却水品质要求较高;两管不易同心，工作时内外管相碰发出噪声，甚至造成局部过热，直到穿孔报废。

本发明的目的是提出一种模似双套管式冷却器工作原理的筒式高效螺旋管流冷却器，该冷却器既能适应一般水作冷却剂，取样管为可清洗，又能形成冷却水包围在取样管外相反方向流动的状态，从而实现热交换效率较高的目的。

为达到上述的目的，本发明采用的技术方案是：一种筒式高效螺旋管流冷却器，由密闭的筒体、置于该筒体内中央处的内套、置于筒体内且套在内套上的螺旋管、固定在筒体下部且与筒体内腔连通的进水管和固定在筒体上部且与筒体内腔连通的出水管组成，螺旋管的两端从筒体内伸出，且可拆式固定连接在筒体上，进水管设在筒体下部内壁面的切线方向上，出水管设在筒体上部内壁面的切线方向上，进水管与筒体和出水管构成的环流通道的旋向与螺旋管的旋向相同;筒体与内套所构成通道自下而上为容积收敛结构。工作时，上述技术方案利用流体管流原理和流体运动学原理在结构上使冷却水沿筒体下部内壁面切线方向进入，沿筒体上部内壁面切线方向流出，由于筒体与内套所构成的通道自下而上为容积收敛结构，从而使冷却水在筒体与内套之间的内腔上形成一自下而上与螺旋管内水和蒸汽流动方向相反的螺旋管流，模似了冷却水紧包双套管中螺旋管内管的流动形式，故能达到与双套管冷却器接近的冷却效率。

由于上述技术解决方案在原两种技术方案的基础上作了进一步改进，使本发明具有下列优点：

〈1〉.由于上述技术解决方案能够模拟双套管式冷却器的工作原理，实现冷却水在筒体与内套之间的通道中形成一自下而上的螺旋管流，因此热交换效率接近双套管式冷却器。

〈2〉.由于本发明的冷却器从结构上看属筒式冷却器，因此可用一般水作冷却剂，如深井水、工业水、河水等，且对冷却水的品质要求除了不能有污物、混浊外，没有其他特殊要求，既经济又实用，适用范围较宽。

〈3〉.由于螺旋管可拆式固定连接在筒体上，使本发明的螺旋管容易清洗;工作时，有定位圈定位不会产生振动发出噪声。

〈4〉.由于该冷却器集原筒式和双套管式冷却器的优点于一身，热交换交换率高，价格低，综合性能好，实用性强，因此具有显著地积极效果和明显地推广价值。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

附图1为本发明的主视图。

附图2为本发明的俯视图。

附图3为冷却水螺旋运动合成原理图。

附图4为冷却水流动原理主视图。

附图5为冷却水流动原理俯视图。

其中：1.螺栓;2.上法兰;3.下法兰;4.出水管;5.内套;6.螺旋管;7.进水管;8.底盘;9.定位环;10.筒身;11.螺旋管出口接头;12.螺旋管进口接头;13.纸垫;u.冷却水圆周运动速度;a.冷却水上升运动速度;α.冷却水螺旋角。