[发明专利]三维薄液膜凝结管

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于火力发电厂等领域内水蒸汽凝结器设备的换热管。

背景技术

用于发电厂等领域的水蒸汽凝结器，其内的换热管是决定换热强弱的关键部件。在管径、管数、长度等相同的条件下，换热管的换热越强，则凝结器的端差越小，单位发电量的煤耗也越少，达到节能减排的效果。现用凝结器大多采用光滑管做换热管。有少量火电厂在技改中用波纹管、螺旋槽管等替换光滑管以强化换热，尽管收到了一定的节能减排效果，但它们强化换热还不够理想，无法满足换热设备更高的要求。

发明内容

针对上述节能减排的进展趋势，本发明提供一种三维薄液膜凝结管，它具有更高的强化换热性能，可满足火力发电厂对水蒸气凝结器端差的更高要求。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种三维薄液膜凝结管，包括管体，其特征在于：所述管体圆周上压制有若干列在轴向间隔分布的月牙形压痕和长形压痕；每列月牙形压痕包括在圆周上呈环状、间隔排列的数条月牙形压痕，每列长形压痕包括在圆周上呈环状、间隔排列的数条长形压痕，所述压痕在管体外表面均呈凹痕，在管体内表面均呈凸痕。

作为一种优选，所述每条月牙形压痕垂直于长形压痕。

使用时，管内的冷却水与管外的水蒸汽进行换热，在管外表面形成液膜；    本发明的有益之处不仅在于略为增加了换热面积，更重要的是强化了凝结管双侧的换热：月牙形压痕可以大幅降低膜状凝结的定型尺寸，表面张力和凹槽的联合作用使凝结液膜变薄并引起横向流；管内的凸痕会增强流体的湍动并减小流动的当量直径，这些均提高了换热系数，具有更高的强化换热性能，可满足火力发电厂对水蒸气凝结器端差的更高要求。

附图说明

图1为发明的示意图。

图2为A-A剖面图。

图3为本发明纵截面图。

图中标记： 1管体、2月牙形压痕、3长形压痕。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施范例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施范例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-3所示：该三维薄液膜凝结管，包括管体1，所述管体1圆周上压制有若干列在轴向间隔分布的月牙形压痕和长形压痕；每列月牙形压痕包括在圆周上呈环状、间隔排列的数条月牙形压痕2，每列长形压痕包括在圆周上呈断裂环状、间隔排列的数条长形压痕3，所述压痕2和3在管体外表面均呈凹痕，在管体内表面均呈凸痕，每条月牙形压痕2垂直于长形压痕3。

使用时，管内的冷却水与管外的水蒸汽进行换热，在管外表面形成液膜；  管体1上压制的每条月牙形压痕2和长形压痕3不仅约为增大了热交换面积，更重要的是强化了凝结管双侧的换热：

1）    强化蒸汽侧（壳侧）换热 

水平管上的凝结换热公式为：

α=0.725[ρ²gλ³/μ/d/(t_s-t_w) ]^1/4  w/(㎡.℃)

月牙形压痕2使膜状凝结的定型尺寸d减小到原来的1/5，在所有参数都不变情况下，三维薄液膜凝结管的凝结换热系数为原光滑管换热系数的5^1/4倍,即：

α_s/α=5^1/4=1.495

也就是说光是降膜凝结定型尺寸的减小，就使凝结换热系数增加了49.5%。

同时，月牙形压痕2和长形压痕3形成的沟槽，使得凝结液膜在表面张力的作用下变薄，而冷凝壁面某处换热系数公式为：

α_x=λ/δ

公式中的液膜厚度δ减薄，即使只减薄到原来的1/2,其凝结换热系数也会增加一倍，且表面张力引起液膜的横向流动，也会增强凝结换热。

2）    强化循环水侧（管侧）换热：

由于三维薄液膜凝结管的壁面有向管内的三维凸痕，增强了流体的近壁面扰动，减薄了热边界层厚度，增强了管内对流换热；由于三维凸痕减小了流动的当量直径，而对流换热系数与当量直径的0.2次方成反比，在其他条件相同的情况下，当量直径越小，换热系数越大。

以上可以看出，本发明提高了换热系数，具有更高的强化换热性能，可满足火力发电厂对水蒸气凝结器端差的更高要求。

以上所述仅为本发明的较佳实施范例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。