一种防结冰凝汽器的制作方法

本发明涉及一种基于超疏水材料的的防结冰凝汽器，具体涉及的是一种为防止冷凝管束在寒冷天气下结冰而设计的表面采用超疏水材料覆盖管束的防结冰凝汽器。

背景技术：

凝汽器是将汽轮机排汽冷凝成水的一种换热器，又称复水器。凝汽器主要用于汽轮机动力装置中，分为水冷凝汽器和空冷凝汽器两种。凝汽器除将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用外，还能在汽轮机排汽处建立真空和维持真空。在某些地区，由于冬季天气寒冷，现场冬季的用水温度低于0℃，且在机组冲转前的调试阶段进入凝汽器壳侧的热负荷接近于零，故在进行多项通水试验和真空状态试验后，凝汽器冷凝管间会发生大量局部结冰现象。凝汽器冷凝管的局部结冰虽不至于造成设备的毁灭性损坏，但会严重影响机组的调试计划与设备运行，给电厂和业主带来各种直接和间接的损失。故迫切需要开发高效、安全，且能应对恶劣严寒环境的凝汽器，以满足不同环境地区对于冬季发电、用电的大量需求。目前出现的冷凝管束材料中最具发展前景的为超疏水材料。基于超疏水材料的冷凝管束具有较高的安全性，由于超疏水材料特性，冷凝管束的水滴与管束表面接触角大于150度，滚动角小于10度，使凝汽器上水滴球形度保持较好，不易在表面滞留且易于从表面脱离，从而防止结冰现象发生，使其在解决凝汽器冬季结冰问题上有着广阔的应用前景。

凝汽器的核心部分为冷凝管束，管束在凝汽器中的材料选择对于管束上水滴的形状以及流动过程有着决定性的影响。通常的冷凝管束为铜镍合金，铜镍合金虽价格便宜，但由于水滴易在其表面凝结，具有易损坏、更换频率高等缺点，阻碍了发电厂在恶劣环境地区的布置。改善该状况的根本方法就是采用的管束表面材料。

超疏水材料作为一种今年来新发展起来的材料，由于其特性受到广泛关注。受生活中超疏水材料的应用方式启迪，本发明将超疏水材料应用于凝汽器冷凝管束表面，利用超疏水材料表面水滴球形度高、不易浸润聚集的特点，将其制成薄膜并有规律铺设在管束表面，实现在冬季严寒天气下，表面形成的水滴不与管束表面发生浸润现象，能够迅速从管束表面滴落，进而达到不产生结冰现象、保证凝汽器高效安全运行、保证冬季用电稳定等目的。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的是设计一种防结冰凝汽器，实现冷凝管束防结冰处理。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种防结冰凝汽器，其包括壳体、设置在壳体内部的冷凝管束、设置在壳体底部且用于汇集凝结水的热井、设置在壳体外部且与冷凝管束连接的回转水室和覆盖在冷凝管束上的超疏水薄膜。

优选的，所述的超疏水薄膜完全包覆在所述的冷凝管束上，层数为一层。

有益效果：本发明将超疏水材料应用于冷凝管束表面，形成了一种能够有效防结冰的凝汽器，实现了凝汽器在冬季严寒地区的有效、安全使用，进而满足部分环境地区对于冬季发电、用电的大量需求。另外，超疏水薄膜的采用使得整个凝汽器在保持管束表面清洁上有了较大改善。

附图说明

图1凝汽器结构功能示意图。

图中有：1.壳体；2.冷凝管束；3.热井；4.回转水室；5.超疏水薄膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明所要解决的技术问题是针对现有的凝汽器在某些地区的寒冷气候下冷凝管间会发生大量局部结冰，严重影响机组的调试计划与设备运行，给电厂和业主带来各种直接和间接损失的缺点，提出了一种采用超疏水材料的凝汽器来有效防止结冰现象的发生，基于该材料的装置能实现冷凝管束在冬季寒冷气候下不发生结冰现象，保证机组正常运行。本发明的目的是设计一种基于超疏水材料管束的凝汽器，采用超疏水材料覆盖于凝汽器冷凝管束表面形成膜层，大大减小了由空气中水蒸气生成的液态水滴在管束表面的聚集，并且能保证冷凝管束的清洁，实现高效化、节能化的冷凝管束防结冰处理。

本发明提供的防结冰凝汽器，其包括壳体1、设置在壳体1内部的冷凝管束2、设置在壳体3底部且用于汇集凝结水的热井3、设置在壳体1外部且与冷凝管束2连接的回转水室4和覆盖在冷凝管束2上的超疏水薄膜5。

汽轮机的排汽通过喉部进入所述壳体1，在所述的冷凝管束2外表面冷凝，并汇集于凝结水出口下方的热井3中，由凝结水泵抽出；冷凝管束2为嵌装在壳体1内水平放置的U型管，冷却水从进口水室进入冷凝管束2，经过两个水平流程流出。

冷凝管束2表面修饰超疏水涂层，一般采用气相沉积法或相分离法。气相沉积后，超疏水涂层会均匀覆盖在管圈的四周，涂层表面含有部分高低程度不同的凸起结构，使表面疏水性增强；相分离法将冷凝管束2浸渍在超疏水材料的水溶液中，管束表面纵向生长出疏水结晶膜。该膜面积大，结构均匀。

所述的超疏水薄膜5完全包覆在所述的冷凝管束2上，层数为一层；由于超疏水材料特性，当水汽凝结时，在所属的冷凝管束2表面凝结成球形度高的水滴，进而从所述的冷凝管束2上脱落，不易在管束表面滞留，达到防结冰目的。

图1给出了凝汽器结构功能示意图。当蒸汽在冷凝管束1上凝结时，在超疏水薄膜2上的水珠球形度较高与冷凝管束表面的接触角较大，极易从冷凝管束表面上脱落，不易在管束表面滞留而产生结冰。

为解决当前的凝汽器设备在冬季严寒地区存在的凝汽器冷凝管间会发生大量局部结冰、影响机组运行的问题，本发明采用的技术方案是：一种防结冰凝汽器，其特征在于：由壳体、冷凝管束、热井、回转水室、抽气设备等基础部分和覆盖在管束上的超疏水薄膜组成。汽轮机的排汽通过喉部进入所述的壳体，在所述的冷凝管束上冷凝成水并汇集于所述的热井，由凝结水泵抽出。冷却水从进口水室进入所述的冷凝管束并从出口水室排出。所述的抽气设备不断将漏入凝汽器中的空气和其他不凝结气体抽出，从而保证蒸汽凝结时在凝汽器内维持高度真空和良好的传热效果。

所述的超疏水薄膜完全包覆与所述的冷却管束上，层数为一层。由于超疏水材料特性，当水汽凝结时，在所属的冷凝管束表面凝结成球形度高的水滴，进而从所述的冷凝管束上脱落，不易在管束表面滞留，达到防结冰目的。

需要指出的是，所有的管束都是具有相同形状和结构尺寸的，进而有效保证了水蒸气在每根管束上的凝结状况完全一致，从而达到不会出现某根冷却管束出现局部结冰现象。实现了凝汽器的完全防结冰。

使用时，通过将超疏水薄膜均匀覆盖在冷凝管束表面。在蒸汽换热冷却凝结时，所形成的水珠球形度较高与冷却管束表面的接触角较大，极易从冷凝管束表面上脱落。冷凝管束的截面形状为圆形或椭圆形。

所述的超疏水薄膜根据工作条件、工作需求等不同，可采用多孔铝板、植物叶或花瓣、硅橡胶软模板、具有微米级阵列和纳米孔阵列的铝板等为加工模板，结合特定的技术制得超疏水薄膜。也可通过所述气相沉积、相分离法等方法加工超疏水薄膜。

本发明提供的一种防结冰凝汽器，冷凝管束布置可根据需要采用任意布置方式，可以布置成顺列也可布置成错列，不管管束的布置方式如何，对管束表面形成液滴的球形度不会产生影响，对所述的防结冰效果也不会产生影响。

本发明公开的防结冰凝汽器，关键部件为采用超疏水薄膜的冷凝管束。本发明将超疏水材料应用于凝汽器的冷凝管束表面，形成了一种能够有效防结冰的凝汽器，实现了凝汽器在冬季严寒地区的有效、安全使用，进而满足不同环境地区对于冬季发电、用电的大量需求。另外，超疏水材料的采用使得整个凝汽器在保持冷凝管束表面清洁上有了较大改善。