簡述空冷系統換熱元件的性能及其應用

宋彥廷

摘 要：本文對空冷系統的核心和空冷系統的換熱元件翅片管等的制造技術進行了闡述。

關鍵詞：翅片管 類型、特性

由于水資源的匱乏和環保的要求，目前國內外火電廠的濕式冷卻塔正逐漸被空氣冷卻設備所取代。當然對空冷系統換熱元件的要求更是重中之重，而其空冷系統的換熱元件一般采用翅片管。所以，翅片管是空冷系統的核心和關鍵元件。它的性能直接影響空冷系統的性能和應用。正是由于翅片管制造技術的發展，才使空冷技術得以應用和發展。

對翅片管的基本要求以有以下幾點：

（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（空冷系統在啟動、停車或熱負荷不穩定，氣象條件發生驟變時，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）較低的制造費用；

（7）足夠的管內耐壓能力，較低的管內壓降；

（8）較小的空氣側阻力；

（9）良好的抗機械振動能力；

（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，翅片管應根據使用條件來作選擇。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發展的初期得到一定程度的應用。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。經過軋制內，外管可以完全緊密結合在一起，不足之處是當軋制質量不佳時，會導致內外管接觸不良，使傳熱效果惡化。在寒冷地區使用時，冬季管內易于結冰凍裂，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，再進行熱浸鋅，往往采用3排管。優點是價格低廉，材料的利用率較高，缺點是過冷度較大，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，因而管內換系數大；

（2）流體在管子尾流區形成的渦流小，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，迎風面積比較小，因而設計緊湊，占地面積只有圓管的80%。

1.4單排管（大口徑扁管蛇形翅片）

單排管是適應防凍要求提出來的。基管采用鋼制的大橢圓形截面的鋼管，翅片為鋁制翅片，兩者采用釬焊得方法進行了緊密連接。這種翅片管具有換熱性能好，空氣側流動阻力低的優良熱工特性，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用。

整個外表面采用鋁鎂合金，除了能提供熱力優勢外，還具有非常好的抗腐蝕性能。由于口徑大，便于管內的疏水，使凝結水不產生過冷；即使有局部凍結，大口徑的橢圓基管也可以吸收部分凍結變形，不會凍裂。由于管子的高強度以及框架結構的牢固性，翅片管束可以承受極高的機械強度的水流。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，通常只有鋼管直接接觸外界，完全可以承受通常的機械沖擊，比如冰雹、堆放、裝運、運輸以及安裝過程中的踩踏。

2. 間接空冷系統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換熱元件類型與特性

在混合式凝汽器的間接空冷系統中得到應用的是福哥型平板翅片管，我國在上世紀八十年代由哈爾濱空調股份有限公司引進匈牙利專利制造技術。

2.2 表面式凝汽器的間接空冷系統換熱元件類型與特性

表面式凝汽器的間接空冷系統換熱元件共有三種，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換熱元件完全一樣