一种低排汽阻力的凝汽器布管结构的制作方法

本实用新型涉及一种汽轮机排汽冷凝用的凝汽器的换热管的布置结构，具体是一种降低汽轮机排汽阻力、可提高凝汽器管板布管率的结构紧凑的凝汽器换热管布置结构。

背景技术：

对于有相变的换热器而言，汽轮机凝汽器的作用是将高速排入的汽轮机乏汽(比容为15m³/kg左右)凝结成水；一般凝汽器中相邻换热管(以下简称管子)的排列有60゜三角形排列、90゜四边形排列和圆形(辐射)排列等型式，但是考虑到凝汽器的尺寸，一般都采用60゜的等边三角形排列，并在此基础上布置出各种形状的管束(多个换热管组成)，如带状、教堂型(M型)及树形(火炬型)管束等等，但都因与高速排汽的扩散角(10～15゜)不一致而导致排汽阻力较大；而为了减少排汽阻力再增加排汽槽的数量和宽度的话，会使得凝汽器尺寸较大。

如图2所示，常规凝汽器的布管结构，主要考虑主冷区管子、空冷区管子、水室横隔板通道、蒸汽扩散槽等的布置。相邻管子以正等边三角形的方式排列布置(凝汽器两端分别固定一管板，每个管子的两端分别固定在管板的管孔中)，并组成合适的管束形状；管束之间形成利于蒸汽流动的扩散槽，扩散槽的扩散角为30゜；即扩散槽轴线与垂直方向夹角为30゜)。这种布置方式，扩散槽覆盖的范围比较窄，分割相同数量(总数和排数)管子的扩散槽的数量就比较多；而且最外侧的扩散槽轴线指向进汽口的中间(未能有效覆盖进汽口的范围)。由于蒸汽的入口在顶部，蒸汽进入的速度较高(一般在80～100m/s)，蒸汽垂直向下并扩散(扩散角度一般为10゜～15゜)与扩散槽轴线布置方向不匹配，蒸汽扩散的阻力比较大；为了使进入凝汽器的蒸汽容易扩散和减少阻力，这种布置方式需要较大的蒸汽扩散空间；因而凝汽器腔体内可供布管的空间就减少了。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种凝汽器布管结构的改进，该布管结构应可在相同尺寸的凝汽器内布置更多的换热管，或者同样尺寸的凝汽器和同样数量的换热管，排汽的阻力更低，排汽冷凝效果更好，确保凝汽器能在设计的真空压力下运行，保证凝汽器的换热效率。

本实用新型提供的技术方案是：

一种低排汽阻力的凝汽器布管结构,包括定位于凝汽器腔体内若干个相互平行排列的管束，管束之间为利于蒸汽流通的扩散槽，相邻扩散槽的轴线均平行排列；其特征在于：所述扩散槽的轴线与凝汽器的竖直轴线形成10～15゜的夹角。

每个管束包括多个排列整齐的管子，相邻管子正三角布置，并且这些管子在管束中形成若干个与凝汽器竖直轴线夹角为10～15゜的小扩散槽，以加速气流导通。

所有管子的两端分别固定在凝汽器两端的管板上。

凝汽器的进汽口位于凝汽器的顶端。

本实用新型的工作原理,是采用与蒸汽扩散角一致的布管结构，即管束之间的扩散槽的轴线与凝汽器的竖直轴线(即凝汽器进气口的中心线)形成15゜的夹角，如图1所示；这样使得扩散槽轴线的角度更接近蒸汽汽流的扩散角度(一般为10～15゜)；布置在最外侧的扩散槽也能更好地覆盖进汽口的范围，使排入凝汽机器的蒸汽能更方便地导入扩散槽和管子间隙，大大减少排汽阻力。并且，每个管束中的管排之间也形成了若干条与蒸汽汽流扩散角度相近的小扩散槽，管子的间隙也成为蒸汽快速扩散的空间，相当于大大增加了扩散空间；或者说，采用更少的扩散槽就能分割同样排数的换热管，减少凝汽器腔体的尺寸而不影响排汽阻力；使凝汽器的冷凝效果达到更佳状态。

本实用新型的有益效果如下：

1、进汽口基本被扩散槽所覆盖，使布管可以布置到更顶端，提高管板的布管率。

2、较小的扩散角，更接近汽流方向，减少蒸汽进入管束内部的阻力，提高了换热效率。

3、因为管子间距与汽流方向一致，相当于扩散空间的增加，扩散槽可以用得更少并可以更窄，减少了凝汽器的尺寸也使布管更便捷。

附图说明

图1为本实用新型的布管结构示意图(凝汽器横截面结构示意图；因左右对称，故省略左半侧视图)。

图2为现有凝汽器的布管结构示意图。

图3为现有凝汽器中相邻管子的布置结构放大示意图(相邻管子正等边三角形布置)。

图4为本实用新型中相邻管子的布置结构放大示意图(转动15゜后的结构)。

图5是图1中的A部放大结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施实例对本实用新型作进一步说明。

现有凝汽器的布管方式，包括主冷区约1000个管子(即换热管)和空冷区110个管子共约1110个管子(这些管子组成若干个管束)，以及水室横隔板通道6及必要的扩散槽，布置在直径为2米的管腔内；所有管子的两端分别固定在凝汽器两端的管板上，凝汽器的进汽口3位于凝汽器的顶端。管束(每个管束由多个排列整齐的管子组成)布置采用带状分布，带宽为6排，相邻管子按正等边三角形布置(图3所示)，需要5个扩散槽(扩散槽轴线分别为K1、K2、K3、K4、K5)，最外侧的扩散槽轴线K5只能覆盖到进汽口220mm处(半侧宽度为500mm)，不到一半。上部扩散空间较大(扩散半径约750mm)，导致排汽阻力(蒸汽进入凝汽器受到的阻力)较大。

本实用新型的改进之处在于：所述扩散槽的轴线与凝汽器的竖直轴线5形成15゜的夹角。这只需将原有结构整体顺时针旋转15゜即成(即将图2绕凝汽器轴心O顺时针转动15゜)；管束中，相邻管子仍然保持等边三角形布置结构(图4所示；两个下边管子的轴线连线与凝汽器竖直轴线的夹角，从90゜变为105゜)，并且这些管子中的每一排管子(即管排)与相邻排管子形成若干个相互平行且与凝汽器竖直轴线夹角为15゜的小扩散槽(如小扩散槽轴线K10；参见图5)，以加速气流导通。

顺时针旋转后扩散槽轴线与凝汽器的竖直轴线的角度为15゜，最外侧的扩散槽K4可覆盖到进汽口的最外侧(500mm左右)，图1中全部管束的分隔只要4个扩散槽(4个扩散槽的轴线分别为K1、K2、K3、K4)，每个管束具有同样宽度的管排(6排管子)。同时，相邻排管子之间与垂直方向夹角为15゜的排列结构，使管子之间的间隙成为小扩散槽，能更好地疏散高速的汽轮机乏汽，使排汽阻力降到更低，凝汽器的冷凝效果更佳。

本实用新型中，所有扩散槽的轴线都正对着排汽口方向，扩散空间显著减小(扩散半径约为500mm)同样是带状分布的管子，结构可以更紧凑。凝汽器的腔体直径可以做得更小，因而具有更高的冷却性能和更紧凑的结构；这样可以用更低的成本和更好的性能参与竞争。

经检测，本实用新型可以使总排汽阻力较现有结构下降20％以上，或不增加排汽阻力的前提下减少凝汽器管腔直径5％以上(管腔横截面面积下降10％以上)。

图中还有：凝汽器壳体1，进气口罩壳2。