简述空冷系统换热元件的性能及其应用

宋彦廷

摘 要：本文对空冷系统的核心和空冷系统的换热元件翅片管等的制造技术进行了阐述。

关键词：翅片管 类型、特性

由于水资源的匮乏和环保的要求，目前国内外火电厂的湿式冷却塔正逐渐被空气冷却设备所取代。当然对空冷系统换热元件的要求更是重中之重，而其空冷系统的换热元件一般采用翅片管。所以，翅片管是空冷系统的核心和关键元件。它的性能直接影响空冷系统的性能和应用。正是由于翅片管制造技术的发展，才使空冷技术得以应用和发展。

对翅片管的基本要求以有以下几点：

（1）良好的传热性能；

（2）良好的耐温性能；

（3）良好的耐热冲击力（空冷系统在启动、停车或热负荷不稳定，气象条件发生骤变时，会造成翅片管壁温的频繁变化，这种热冲击可能导致翅片松动，使翅片与管子之间的接触热阻增加）；

（4）良好的耐大气腐蚀能力；

（5）易于清理尘垢；

（6）较低的制造费用；

（7）足够的管内耐压能力，较低的管内压降；

（8）较小的空气侧阻力；

（9）良好的抗机械振动能力；

（10）易于取得的金属材料。

上述各项要求：有的是互相矛盾的。因此，翅片管应根据使用条件来作选择。目前有各种各样的翅片管同时被广泛的使用。

1.直接空冷系統换热元件的类型与特性

1.1双金属轧制翅片管

双金属轧制翅片管在电站空冷技术发展的初期得到一定程度的应用。往往采用4排。制造方便，价格便宜，是较为理想的抗腐蚀的管子。内管采用碳钢，管外选用既有较为延展性，抗大气腐蚀能力，又有良好的传热性能的铝。经过轧制内，外管可以完全紧密结合在一起，不足之处是当轧制质量不佳时，会导致内外管接触不良，使传热效果恶化。在寒冷地区使用时，冬季管内易于结冰冻裂，防冻效果不佳。

1.2椭圆管绕钢带翅片管

在椭圆管外缠绕钢带，再进行热浸锌，往往采用3排管。优点是价格低廉，材料的利用率较高，缺点是过冷度较大，不易于清洗。

1.3椭圆管套矩形翅片管

制造时先将矩形翅片套于椭圆管上，再进行热浸锌，有时在矩形翅片上冲出喘流片以提高传热性能，但压降亦随之增加。

椭圆管套矩形翅片管的特性：

（1）与同样截面的圆管相比，其水力直径小，因而管内换系数大；

（2）流体在管子尾流区形成的涡流小，所以管外压降可较圆管减少30%；

（3）与同样的横截面的圆管相比，其表面积约大15%，因此，在相同流速下，管外换热系数可提高25%；

（4）翅片效率高，在同样条件下，圆管的翅片效率为74%，而椭圆管为82%；

（5）矩形翅片椭圆管采用短边迎风，迎风面积比较小，因而设计紧凑，占地面积只有圆管的80%。

1.4单排管（大口径扁管蛇形翅片）

单排管是适应防冻要求提出来的。基管采用钢制的大椭圆形截面的钢管，翅片为铝制翅片，两者采用钎焊得方法进行了紧密连接。这种翅片管具有换热性能好，空气侧流动阻力低的优良热工特性，使得单排管凝汽器在大型直接空冷电厂中得到了广泛的应用。

整个外表面采用铝镁合金，除了能提供热力优势外，还具有非常好的抗腐蚀性能。由于口径大，便于管内的疏水，使凝结水不产生过冷；即使有局部冻结，大口径的椭圆基管也可以吸收部分冻结变形，不会冻裂。由于管子的高强度以及框架结构的牢固性，翅片管束可以承受极高的机械强度的水流。因为只有一排管，所以更加易于清洗。由于翅片位于翅片管的两侧，通常只有钢管直接接触外界，完全可以承受通常的机械冲击，比如冰雹、堆放、装运、运输以及安装过程中的踩踏。

2. 间接空冷系统换热元件的类型与特性

2.1 混合式凝汽器的间接空冷系统换热元件类型与特性

在混合式凝汽器的间接空冷系统中得到应用的是福哥型平板翅片管，我国在上世纪八十年代由哈尔滨空调股份有限公司引进匈牙利专利制造技术。

2.2 表面式凝汽器的间接空冷系统换热元件类型与特性

表面式凝汽器的间接空冷系统换热元件共有三种，即小直径的椭圆管套矩形翅片管、椭圆管绕钢带翅片管和福哥型平板翅片管，椭圆管翅片管与直接空冷系统的换热元件相比，外形相似，尺寸较小。福哥型平板翅片管则与混合式凝汽器的间接空冷系统换热元件完全一样