一種可導風的散熱器用三角架的製作方法

2023-11-11 22:12:22

本發明涉及火/核電站間接空冷領域，確切地說是一種可導風的散熱器用三角架。

背景技術：

根據現有的研究表明，間冷塔冷卻能力受進風空氣流場結構及其進風量影響較大，而環境風的存在則會直接改變進塔空氣流場結構及其進風量的大小，並最終影響間冷塔的整體冷卻性能。如圖1所示，為現有的間接空冷電站所用自然通風間接空冷塔，冷卻三角型散熱器1在進風口外側豎直布置。如圖2所示，為現有間冷塔散熱冷卻三角布置方式的半塔橫截面示意圖。由圖2可知，沿間冷塔半塔周向，冷卻三角型散熱器可分為五個冷卻扇段，沿整塔周向則可分為十個扇段。為研究環境自然風的影響，將迎風側最頭端的散熱冷卻三角的周向角度θ定義0°，將背風側最後一個冷卻三角的周向角度定義為180°。基於該預定義，間冷塔半塔五個扇段的周向角度依次為：第一扇段4，涵蓋的扇角範圍為0°～36°；第二扇段5，涵蓋的扇角範圍為36°～72°；第三扇段6，涵蓋的扇角範圍為72°～108°；第四扇段7，涵蓋的扇角範圍為108°～144°；第五扇段8，涵蓋的扇角範圍為144°～180°。如圖3、圖4所示，為現有間冷塔散熱冷卻三角的橫剖面結構示意圖，其是由兩個相同結構的冷卻柱和一個百頁窗14組成。冷卻柱採用的翅片管束式散熱器，通常為4排管或6排管。百頁窗14布置在冷卻三角型散熱器的進風口，起到調節進風量的作用。百頁窗在夏季保持全開，在較冷季節部分開啟。如圖2所示，各散熱冷卻三角沿間冷塔周向均勻布置，冷卻三角中心線16即過間冷塔中心的徑向延長線。

為方便說明環境自然風3對間冷塔的冷卻性能的影響，現將冷卻三角的兩個冷卻柱分別預定義為θ-1冷卻柱11和θ+2冷卻柱17，其中θ-1冷卻柱11位於周向角度θ較小一側，θ+2冷卻柱17位於周向角度θ較大一側。無環境自然風影響時，環境空氣幾乎全部能夠沿徑向自然流動進入冷卻三角，並依次流經θ-1冷卻柱11和θ+2冷卻柱17，完成換熱。冷卻三角空氣流場結構關於冷卻三角中心線16對稱，其θ-1冷卻柱11和θ+2冷卻柱17冷卻性能相同。根據實際運行狀況，間冷塔總是受到或大或小的環境自然風的影響，間冷塔設計的環境自然風風速一般取為4m/s或6m/s。如圖5所示，為在4m/s的環境設計風速下，塔側中的第三扇段6的幾個冷卻三角空氣流場結構示意圖。如圖5可知，4m/s的環境側風造成塔側空氣周向速度較大，從而使冷卻三角空氣入口進風偏離冷卻三角對稱面19一定角度θd，並在冷卻三角的θ-1冷卻柱11進風側引起低速漩渦，降低了θ-1冷卻柱11的通風量，弱化了θ-1冷卻柱11的冷卻性能。如圖6所示，為冷卻三角θ-1冷卻柱11的下水側管束出口水溫20和θ+2冷卻柱17的下水側管束出口水溫21。由圖6可知，θ-1冷卻柱11的出塔水溫平均比θ+2冷卻柱17的出塔水溫高約3.5℃。如圖7所示，為在4m/s的環境側風下，半塔各冷卻三角空氣入口進風徑向偏離度θd的周向變化曲線圖。由圖7可知，在第二扇段5、第三扇段6和第四扇段7的塔側範圍內，冷卻三角的進風偏離度都比較大，基本在45°～70°範圍之內，遠大於迎風側第一扇段4和背風側第五扇段8內冷卻三角的進風偏離度。根據上述4m/s的環境側風下第三扇段6的空氣流場結構和出水溫度分布的結果來類推，因為第二、第四扇段與第三扇段同樣具有較大的進風偏離度，環境側風同樣會在θ-1冷卻柱11進風側引起漩渦，從而降低其進風流速，繼而減小θ-1冷卻柱11的通風量，因此使得θ-1冷卻柱11的冷卻性能弱化，最終造成θ-1冷卻柱11的出塔水溫明顯升高，也使相應冷卻三角整體性能弱化。

因此研發一種適用於間冷塔散熱冷卻三角的氣側流場均流裝置，通過對塔側冷卻三角的現有空氣流場結構進行優化、減小其進風偏離度，進而降低環境自然風對冷卻三角某一側冷卻柱冷卻性能的不利影響，實現該冷卻柱冷卻性能和相應冷卻三角整體冷卻性能的提高，已成為一種急待解決的問題。

根據上述技術問題，發明人申請了一種間冷塔豎直三角型散熱器的氣側均流系統(申請號：201510055778.7，授權公告號：CN104613807B)和一種間冷塔散熱冷卻三角的氣側均流裝置(申請號：201510055635.6，授權公告號：CN104596346B)，解決了上述技術問題，並且取得了突出的技術效果，但是我國目前現有技術生產冷卻柱質量偏低，與國外先進技有較大差距，將均流組件設置在冷卻柱上，提升了冷卻柱生產難度，而且不方便拆卸升級。三角架生產技術相對簡單，國內有大量相關專利技術，例如用於大型火力發電廠的空冷設備支架(申請號：200910022801.7，授權公告號：CN101566012B)，該技術三角架主要作用在於固定支撐，提高荷載水平，減震抗震等技術效果，本發明所以解決的技術問題在現有三角架技術中並不能夠實現，既能夠導風散熱的三角架。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種可導風的散熱器用三角架，解決環境自然風下冷卻三角空氣入口進風偏離大所帶來的不利影響，通過冷卻三角空氣流場的優化組織，提高冷卻三角空氣流場的均勻性，均流組件設置在三角架上，方便安裝、拆卸和更新，均流組件僅僅和三角架連接，避免因為均流組件原因造成冷卻柱的損壞，提高間冷塔整體冷卻性能，而且提升了間冷塔核心部件的安全性能。

為解決上述技術問題，本發明採用如下技術手段：

一種可導風的散熱器用三角架，包括三角架本體，三角架設有散熱器內側支架柱，冷卻柱支撐面、百頁窗支撐面；所述的三角架設有導風均流組件，所述的導風均流組件包括氣側均流平板、第一導流平板、第二導流平板，氣側均流平板設置在三角架中間對稱面上，氣側均流平板通過均流板固定連接件連接三角架，第一導流平板和第二導流平板設置在進風口兩側三角架的散熱器支架柱上，第一導流平板和第二導流平板通過導流板固定裝置連接三角架，第一導流平板和第二導流平板分別沿三角架進風側端面向外延伸布置。

作為優選，本發明更進一步的技術方案是：

所述的均流板固定連接件包括均流板內側固定支撐梁、均流板外側固定支撐梁、固定螺絲、固定螺母，氣側均流平板頂部連接兩固定支撐梁，固定支撐軸設有固定孔，所述的固定孔大小配套固定螺絲、固定螺母。

所述的第一導流平板和第二導流平板的導流板固定裝置設置在第一散熱器支架柱和第二散熱器支架柱上，固定裝置包括螺絲、螺母、固定卡槽。

所述的氣側均流平板與三角架的頂端之間設有預留間隙。

所述的均流板內側固定支撐梁的兩端固定連接在三角架上，均流板內側固定支撐梁中間連接氣側均流平板。

所述的導風均流組件中第一導流平板、第二導流平板均沿豎直方向布置，所述的氣側均流平板一端連接均流板內側固定支撐梁，另一端連接均流板外側固定支撐梁，氣側均流平板外端與百頁窗之間的預留距離可使百頁窗打開或閉合。

所述的氣側均流平板、第一導流平板、第二導流平板均採用矩形截面形狀，第一導流平板、第二導流平板和氣側均流平板表面均設有拋光層。

所述的氣側均流平板上設有透風結構，所述的透風結構包括透風孔、透風條，氣側均流平板的孔隙率為σ，0≤σ≤0.3。

所述的冷卻柱支撐面的夾角為α、冷卻柱支撐面的長邊長度均為l的條件下，氣側均流平板內端與三角架內端頂點之間的距離為δ，應保證第一導流平板25和第二導流平板26設置在第一散熱器支架柱和第二散熱器支架柱的外端面，沿三角架進風側端面向外延伸距離l，應保證

本發明的有益效果是：

1、本發明通過在間冷塔散熱冷卻三角的中間對稱面設置均流平板，在環境自然風下，改變冷卻三角空氣入口的進風流向，減小冷卻三角內的低速渦流區域，消除該渦流區域對相鄰冷卻柱的不利影響，實現冷卻三角內兩冷卻柱通風量的平衡匹配，進而改善提高冷卻三角整體冷卻性能。

2、通過冷卻三角外緣兩側的均流平板，減小中間均流平板對其背風側冷卻柱的不利影響，從而最大化中間均流平板的均流效果，提高冷卻三角的整體性能，最終實現間冷塔冷卻性能的提高。

3、冷卻三角氣側好的均流效果保證了間冷塔在大風環境下運行的可靠性，提高了間冷塔運行的經濟性和安全性，創造了經濟效益。

4、均流平板設置在三角架上，方便安裝、拆卸和更新，均流組件僅僅和三角架連接，避免因為均流組件原因造成冷卻柱的損壞。

5、均流平板位置可以根據具體環境測試的結果來調整位置，從而儘可能提高間冷塔整體冷卻性能。

6、均流平板設置透風結構，採用多孔板作為氣側均流平板，可起到冷卻三角單元內空氣均流作用，同時其孔隙漏風又可減小其對背風側冷卻柱熱力特性的影響。通過合適孔隙率的選擇，可保證冷卻三角單元兩側冷卻柱傳熱性能綜合效果最好。參考設計側風風速所對應傾斜入流風速大小及傾斜入流角度，氣側均流平板孔隙率優選為0.05，0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4，0.45，0.5。

附圖說明

圖1為現有間接空冷電站用間冷塔；

圖2為現有間冷塔散熱冷卻三角布置方式的半塔橫截面示意圖；

圖3為現有間冷塔散熱冷卻三角的橫截面結構示意圖；

圖4為現有間冷塔散熱冷卻三角的一個冷卻柱的橫截面結構放大示意圖；

圖5為在4m/s設計風速下現有間冷塔的塔側第三扇段的冷卻三角流場結構示意圖；

圖6為在4m/s設計風速下現有間冷塔的塔側第三扇段的冷卻三角出水溫度分布圖；

圖7為在4m/s設計風速下現有間冷塔的冷卻三角進風偏離度的周向變化曲線圖；

圖8為本發明均流平板橫截面結構示意圖；

圖9為本發明一種具體實施例的結構示意圖；

圖10為本發明一種具體實施例整體結構示意圖；

圖11為本發明的一個實施例的設計結構示意圖；

圖12為本發明的透風結構的結構示意圖；

圖13為本發明透風結構取得技術效果分析圖。

附圖標記說明：1、冷卻三角型散熱器，2、塔殼，3、環境自然風，4、第一扇段，5、第二扇段，6、第三扇段，7、第四扇段，8、第五扇段，9、過冷卻三角頂點的間冷塔徑向延長線，10、間冷塔中心，11、θ-1冷卻柱，12、上水側管束，13、下水側管束，14、百頁窗，15、空氣，16、冷卻三角中間對稱面，17、θ+2冷卻柱，18、冷卻三角入口中心線投影，19、冷卻三角入口面中線處的空氣速度，20、θ-1冷卻柱下水側管束出口水溫，21、θ+2冷卻柱下水側管束出口水溫，22、三角架，23、冷卻柱支撐面，24.氣側均流平板，25.第一導流平板，26.第二導流平板，27、散熱器內側支架柱，28、百頁窗支撐面，29、固定螺絲，30、均流板內側固定支撐梁，31、第一散熱器支架柱，32、透風條，33、透風孔，34、第二散熱器支架柱，35、均流板外側固定支撐梁。

具體實施方式

下面結合實施例，進一步說明本發明。

如圖1所示，在間冷塔的塔殼2外，在間冷塔進風口外側豎直布置有冷卻三角型散熱器1。如圖2所示，是現有間冷塔散熱冷卻三角布置方式的半塔橫截面示意圖，圖中表示各組散熱冷卻三角沿間冷塔周向均勻布置在以間冷塔中心10為圓心的扇面上，9為過冷卻三角內端頂點的間冷塔徑向延長線，其在冷卻三角中間對稱面上，環境自然風3的風向如圖所示。如圖3所示，為現有間冷塔一個散熱冷卻三角的結構示意圖，其中包括兩個相同結構的θ-1冷卻柱11和θ+2冷卻柱17及一個百頁窗14，冷卻柱θ-111和冷卻柱θ+217的夾角為α，冷卻柱θ-111和冷卻柱θ+217的外側管束為上水側管束12，內側管束為下水側管束13，空氣15流經百頁窗14進入冷卻三角。如圖4所示，為現有間冷塔散熱冷卻三角的一個冷卻柱的橫截面的結構放大示意圖,冷卻柱採用的翅片式散熱管束，通常為4排管或6排管。百頁窗14布置在散熱冷卻三角的進風口，起到調節進風量的作用。百頁窗14在夏季保持全開，在較冷季節部分開啟。由於冷卻三角沿間冷塔周向均勻布置，過冷卻三角內端頂點的間冷塔徑向延長線在冷卻三角中間對稱面16上。

如圖5可知，4m/s的環境側風造成塔側空氣周向速度較大，圖中的14為冷卻三角進口百頁窗，16為冷卻三角中間對稱面，冷卻三角進口百頁窗14和冷卻三角中間對稱面16的交線,即冷卻三角的入口中心線投影18，此處測定的冷卻三角入口面中線處的空氣速度19相對於沿冷卻三角中間對稱面16的水平投影線偏離一定角度θd，而在冷卻三角的θ-1冷卻柱11進風側引起低速空氣渦流區域，降低了θ-1冷卻柱11的通風量，弱化了θ-1冷卻柱11的冷卻性能，最終造成θ-1冷卻柱11的出塔水溫明顯升高。由圖6可知，θ-1冷卻柱下水側管束出口水溫20平均比θ+2冷卻柱下水側管束出口水溫21高約3.5℃。

根據圖8、圖9、圖10、圖11可知，一種可導風的散熱器用三角架22，三角架設有散熱器內側支架柱27，三角架22設有冷卻柱支撐面23、百頁窗支撐面28；三角架22設有導風均流組件，均流組件包括氣側均流平板24、第一導流平板25、第二導流平板26，氣側均流平板24設置在三角架22中間對稱面上，氣側均流平板24通過均流板固定連接件連接三角架22，第一導流平板25和第二導流平板26設置在進風口兩側三角架22的第一散熱器支架柱31和第二散熱器支架柱34上，第一導流平板25和第二導流平板26通過導流板固定裝置連接三角架22，第一導流平板25和第二導流平板26分別沿三角架進風側端面向外延伸布置，均流板固定連接件包括均流板內側固定支撐梁30、固定螺絲29、固定螺母，氣側均流平板24頂部連接均流板內側固定支撐梁30，均流板內側固定支撐梁30設有固定孔，固定孔大小配套固定螺絲29、固定螺母，第一導流平板25和第二導流平板26的固定裝置設置在第一散熱器支架柱31和第二散熱器支架柱34上，導流板固定裝置包括螺絲、螺母、固定卡槽，氣側均流平板24與三角架22的頂端之間設有預留間隙，均流板內側固定支撐梁30和均流板外側固定支撐梁35的兩端均固定連接在三角架22上，均流板內側固定支撐梁30和均流板外側固定支撐梁35的中間連接氣側均流平板24，導風均流組件中第一導流平板25、第二導流平板26均沿豎直方向布置，氣側均流平板24內端連接均流板內側固定支撐梁30，外端連接均流板外側固定支撐梁，氣側均流平板24一端與百頁窗14之間的預留距離可使百頁窗14打開或閉合。

根據圖12和圖13可知，氣側均流平板24、第一導流平板25、第二導流平板26均採用矩形截面形狀，第一導流平板25、第二導流平板26和氣側均流平板表面氣側均流平板24表面均設有拋光層，氣側均流平板24上設有透風結構，所述的透風結構包括透風孔33、透風條32，氣側均流平板24的孔隙率σ範圍為大於等於0，小於等於0.3，冷卻柱支撐面23的夾角為α、冷卻柱支撐面23的長邊長度均為L的條件下，氣側均流平板24內端與三角架內端頂點之間的距離為δ，應保證第一導流平板25和第二導流平板26設置在第一散熱器支架柱31和第二散熱器支架柱34的外端面，沿三角架進風側端面向外延伸距離l，應保證採用多孔板作為氣側均流平板24，可起到冷卻三角單元內空氣均流作用，同時其孔隙漏風又可減小其對背風側冷卻柱熱力特性的影響。通過合適孔隙率的選擇，可保證冷卻三角單元兩側冷卻柱傳熱性能綜合效果最好。參考傾斜入流風速大小及傾斜入流角度，氣側均流平板24孔隙率優選為0.05，0.1，0.15，0.2，0.25，0.3，0.35，0.4，0.45，0.5。

由於以上所述僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護不限於此，任何本技術領域的技術人員所能想到本技術方案技術特徵的等同的變化或替代，都涵蓋在本發明的保護範圍之內。