螺旋槽管强化换热改造分析

!"’$%!"(! 之 间 ， 在 设 计 时 为 保 险 起 见 可 取 其 下 限
值。 由管束因子的取值可发现， 凝汽器蒸汽凝结放热 系数往往低于管内水侧的强制对流换热系数，此时 管外侧换热特性起了控制作用，强化管外侧比管内 侧强化有效得多。
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管内传热
内 壁 传 热 计 算 可 用 )*+,-./0- 热 能1动 量 传 递 相
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背压修正的热耗率
背压变化引起汽轮机热耗率变化特性的研究对
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污垢率
从实际试验的大量数据观察，光滑管与螺旋槽
评价强化管经济效益至关重要 （见 图 4 ） ， 背压下降 是在曲线中离平缓部分较远的倾斜部分，换用强化 管无疑是个很好的选择。在冷却水温度变化辐度较 大时， 因绝大部分时间里， 设备将在热耗率曲线陡峭 部分和背压较高情况下运行， 有利于换管。另外， 如 凝汽器的工作性能差 （设计存在缺陷、 结垢率高等情 况） ， 影响机组背压甚至发电量时， 使用强化管后， 可 更明显地降低热耗率及提高发电量，管子的改造更 加效果明显。特别对缺电地区，这时的经济效果更 佳， 并有一定的社会效益。
（责任编辑
李秀平）
国内科技信息
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保建设 我国将投巨资用于电力环 国家电力公司将从今年起
取了一系列积极措施， 其中包括加大 对发电厂的排污治理投入， 对其烟尘 排放、 废水排放、 二氧化硫排放等指 标规定必须达标， 新建项目要留出发 展所必需的环保空间及环保项目竣 工验收完成率要达到 #’’-等。 “十 五 ” 期间， 国家电力公司还 将进一步加大 “以 大 代 小 ” 技术改造 更 新 力 度 ， 技 改 投 资 计 划 达 *.( 亿 元， 改 造 机 组 总 规 模 !)*’ +,。 同 时 将加快对烟尘、 噪声等污染严重的火 电厂的关停步伐， ! " 计划关停小火 电机组 &)$$ +,。这些措施将对改善 生态环境发挥重要作用。
中 国 电 力 JKJL6MNL OPQJM
经验交流
螺旋槽管用于凝汽器强化传热的改造分析
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楼 波?， 梁 平?， 龙新峰<
（?5 华南理工大学 电力学院， 广东 广州
H?B=>B ；<5 华南理工大学 化工学院 教育部传热与过程节能 H?B=>B ）
重点实验室， 广东 广州
摘
要：介绍采用螺旋槽管作为凝汽器强化传热管的优点，对传热管的管外强化、管内强化、结垢情况等
因素进行分析，用热耗率下降对凝汽器的改造效益进行综合经济评价，指出螺旋槽管对凝汽器的强化传热 是可行的和经济的。 关键词：凝汽器；强化传热；螺旋槽管；热耗率
收稿日期： <BB?:B>:B= ；修回日期： <BB?:BI:<< 作者简介：楼 波 （?C=H:） ， 男， 浙江义乌人， 副教授， 工学硕士， 从事热动设备传热和控制研究。
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螺旋槽管用于凝汽器强化传热的改造分析
经验交流
结方程式和管束因子算出管外的换热系数，管束因 子的大小取决于凝汽器尺寸、 管子材质、 凝汽器内部 设计、 漏汽量及抽气器工作特性等因素。 电厂凝汽器 不过通常在 管束因子的变化范围在 !"#$%!"&! 之间，
［4］
。
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循环水系统阻力
循环水系统阻力包括泵的特性及系统中所有压
力损失，对于泵的性能曲线较陡或外部管线压降较 大的机组， 压降的变化引起流量变化较小， 采用螺旋 槽管在经济上是合算的。图 3 是 4 台凝汽器循环水 泵的特性曲线， 3 号凝汽器的性能曲线比 4 号陡得 多， 流量变化范围较大， 适合采用强化管改造。实际 情况，泵的压头增加和流量的降低还会使泵功率产 生一些小的波动， 此时还须综合考虑。
［$， (］ 。然而内壁传热系数 拟方法进行整理的 2 函数法
的增大总是伴随着冷却水压降增大， 压降的增大又导 致循环水流量降低，但降低幅度取决于循环水系统， 即只有流量降低抵消的传热效果弱于强化管产生的 效果， 强化管才能使凝汽器的饱和温度或背压下降。
图!
循环水泵的特性曲线
价格昂贵的钛或不锈钢的加工费用相对更低些。
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［?］
的螺旋槽管的使用情况看， 改造投资的回收期为 <S 而管子使用 ?B 余年都没有出现问题。 > #，
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螺旋槽管传热强化分析与计算
管外冷凝换热
纯 蒸 汽 在 光 管 管 外 的 凝 结 放 热 系 数 采 用 T/’:
但在凝汽器中由于： （? ） 蒸汽的剪切 ’"1$ 公 式 计 算 ， 作用； （< ） 凝结水的淹没程度； （G ） 不凝结的空气膜影 响， 使得管外冷凝换热过程十分复杂。 工程设计计算 中都采用一些简化的计算方法，如美国传热学会 英国电气机械制 （!"#$ JU*)#&7"% N&’$,$/$"） !JN 公式， 造协会 （6)" A,$,’ J1"*$%,*#1 V11,"- W#&/(#*$/%"’ V’’.: 提供的 AJVWV 公式等。螺旋槽管凝汽器管 *,#$,.&） 外冷凝换热计算， 根据文献 ［>］ 的推荐， 可采用 ?CIB 年由 XY1.8"% 和 Z%,7%."8 提出的管束因子法计算。 管 束 因 子 法 是 考 虑 对 单 管 T/’’"1$ 传 热 系 数 加 一个由实验确定的修正系数 （管束因子） 。由单管凝
凝汽器背压与汽耗率的关系
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综合经济效益
经济效益是改造费用的投入和背压下降后热耗
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经济效益分析
材料价格
螺旋槽管可采用滚扎加工， 工艺较简单， 加工费
率下降、 燃料量下降获得的经济效益综合比较， 是评 价凝汽器改进的依据。 据广泛的调查表明， 螺旋槽管 对 凝 汽 器 的 改 造 使 热 耗 率 下 降 为 3!"$(%#3"(& 9: 7 （9) ・ ， 工程回收周期为 4%’ ; 。 若凝汽器因设计缺 ,）
中图分类号： 6;<=>5?@? 文献标识码： A 文章编号： ?BB>:C=>CD<BB?E?B:BBFB:BG
螺旋槽管的屈服 与光滑管大致相同， 具体表现： （? ）
:
前言
随着发电机组单机容量不断增加，凝汽器造价
强度稍低，但抗拉强度和延伸率二者接近相等； （< ） 螺旋槽管的维氏硬度值较光滑管约高 ?BS<B ； （G ） 螺 旋槽管的抗爆特性与常规管大致相同，但它在受压
［I］ （$ ） ： ) <8"3 @F">7J8F B>R?>88F?>R ， #L(’ ， $ %*M%L) ［& ］ ,?328F7 I +) @=98 7?D8 28"3 3F">7J8F ">D NF877=F8 DFHN JHF 3=98 2"O?>R
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［<］ 。从美国、 前苏联、 英国等国家 下的抗压特性较高
和占地面积不断增加， 凝汽器传热强化的意义凸现。 高 特别在南方炎热地区，室外年平均气温达 <> R ， 使凝 于循环水系统设计时选用的年平均气温 <B R ， 汽器在很多时候达不到设计的真空值，对汽轮机出 力造成影响， 夏季就更为明显。因此， 应用传热强化 技术改造电站凝汽器有明显的经济效益。 凝汽器蒸汽凝结换热的管内、外侧的换热系数 是同一数量级，凝汽器的换热强化最好采用双侧同 时进行。凝汽器管的强化传热可采用各种不同的管 型，但美国 Q"33 等人通过对 F 种强化管型进行综 合经济分析得出：最经济有效的强化管型是螺旋槽 管