发电厂应用螺旋折流板换热器的可行性分析

彭辉

【摘要】发电厂包含各类的换热器，例如常规发电厂的低压凝结水加热器，高压的给水加热器。除此以外，发电厂还布设了各种类型的密闭水冷却器、油冷却器。螺旋折流板换热器能够耐高温，并且具有可灵活调节的特点。模拟数值运算得到的数据表明，螺旋折流板特有的这类构造，便于布置及运用，凸显了技术的独有优势，可被推广采纳。

【关键词】发电厂；螺旋折流板；换热器

螺旋折流板的换热器，带有自然状态下的分割作用，抑制了逆向的液体泄漏，必备配件很少。与此同时，与壳侧相关联的换热系数和压降都可调整至最优指标。螺旋折流板架构的新式换热器，采纳倾斜布置的折流板，设计螺旋通道，依托气液作用来传递热量。这种换热装置占地很少，便于常规维护，拓展了发电厂应用换热器的思路。

一、换热性能的提升

螺旋框架内的折流板，可分为三等分，这种思路带有适宜的特性。壳侧测得的换热指数、对应压降、平均综合指标，都超出了常用的弓形折流板。

布设螺旋折流板的换热装置，局部范畴内的温度、精准的流场，都很难按照单纯的测试方式来判断。然而，采纳数值模拟的方法，能够化解这个难题。模拟得到如下的图示，建立了坐标系。坐标原点设定在接近左侧管板圆心这样的位置，在这之中，z轴代表着换热器的轴向，x及y代表着径向。换热器外径为20厘米，呈现正方形的布置排列状态。壳体内径是230毫米，换热器的总长930毫米。设定了下列的边界条件：进出口的给定流量、管壁的恒定温度、壳体内侧的表层温度。管板及折流板时绝热边界。

圖为数值模型

这种数值模拟表征了流场之中的真实状态。从设定好的高压区直至对应着的低压区，根据换热器设定出来模拟体系。模拟体系考虑了逆向泄漏，但是这类泄漏并不太大。这是因为，邻近区段的折流板叠合，阻挡了逆向泄漏。由数值模拟得到的计算结果表明换热效率比常用的弓形换热器有较大提升。

二、可行性分析

（一）单相特性的换热体系

电厂常见的油冷却装置，都采纳了惯用的立式框架。油体经由壳侧，水体经由管侧。采用螺旋折流板后，油侧范畴的换热系数被提升，压降被适当缩减，提升了总体冷却能力。从这种角度看，采纳周向的这类换热途径，能够缩减必备面积，缩减压降。油侧的容积偏小，折流板布设的总倾斜角应被设定成10°。

管壳式换热器，管侧的清洗方法包含胶球清洗、塑料片清洗。对比手动清洗，这些清洗方法凸显了费用低、便于修护这样的优势，常被用户采纳。壳侧布设的螺旋通道，强化了传热管的传热特性，缩减换热面积。这种布设方式，省掉了费用偏高的管材原材，延长材料寿命，缩减泵体耗费的总功耗。这促进了节能，提升了运行效率。

（二）给水加热体系

电厂低压加热器占地面积较大；与此同时，还应预留一定的管路长度，占用很多空间。水平布设的抽取管路，并不便于操作。此外，汽轮机配有高大厂房，通常布设了机械起吊装置。这种状态之下，若能采纳新的立式框架，即可缩减原有的占地又节省了费用。这种新式搭配结构简易，不用增加导向滚轮等配件。它节省了更换设备的工作量，促进电站可用小时数的提升。

螺旋折流板换热器特有的基础之上，可以添加冷凝器。折流板设定好的导向之下，蒸汽携带着的液滴渐渐聚集在螺旋流道的外壳内侧。倾斜架构的折流板，能够固定传热管，抑制住蒸汽喘流引起的传热管振荡。它把传热管分隔为多个较短管段，建构了排液盘。扇形折流板下游的折叠边缘处设置了挡液装置，配有缺口裂隙。这种新式架构能引导壳侧通道中的凝结液体，让它们聚集在外壳内侧。这样液体会顺畅流入底侧液囊，传热管表层附带着的液体薄膜被缩减，强化了传热及凝结。

三、加工折流板

折流板与壳体、管路交接位置带有一定的倾角。这种折流板与传热管交汇处，存在较大的加工难度。这是因为，若钻孔方位出现偏差，会干扰后续的穿管步骤。对于此，适合采购配套数控钻床铣床，以便妥善加工。但这样会使加工过程变得复杂，阻碍了后续的工艺推广。

为化解这一难题，可采用新型的激光切割机加工扇形和圆形的折流板。激光切割方式，提升了加工速率，费用较低。这类新技术，彻底替换了常用的成套模具。它从根本上为普及螺旋折流板换热器提供了基础。

四、筛选测验实例

初始时段的蒸气流速被拟定为每秒钟10米；不凝结气体拟定了3%这一质量分数。蒸气的表层温度、壁面温度有着偏大的差值。螺旋折流板、筛选的弓形板，都均匀布设了周边方位的液膜。液膜沿着衔接的折流板渐渐变厚。遇有折流板时，液体会被排至底侧方位的液囊。

经过对比可知，弓形的传统折流板，液膜薄厚也有着周期变化的倾向。但它固有的疏液特性却并不优良。对比倾角可知，15°的这类螺旋板，性能超出其他倾角折流板。螺旋折流板的液膜会随着初始的倾角减小而渐渐变小。此外，螺旋折流板经过长期使用，也没有覆盖污垢，保持洁净。

结语

螺旋折流板这种新式换热器，减少了必备配件，便于制造安装。换热器寿命延长，不易结出污垢。采用激光切割，简化制造流程，便于推广。借助倾斜的疏液作用、螺旋的离心分离，可以使传热管表面液膜减薄。换热器占到的空间很少，带有构架简易这样的优势。换热系数被提升，可被逐渐推广。

参考文献

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