一种防结垢冷却管以及基于其的冷却夹套用排管制造技术

本实用新型专利技术涉及一种防结垢冷却管，包括水冷管，所述水冷管包括外管、设置于外管内且两端延伸至外管外的内管；所述外管两端的端部均设置有密封体，以使外管与内管之间紧固密封并形成主冷流道；所述外管的一端部侧壁上设置有与主冷流道连通的进水管，另一端部侧壁上设置有与主冷流道连通的出水管；所述内管内部设置有辅冷流道。能够有效地防止冷却管结垢，从而保证了其冷却效果，进而有效降低了被冷却设备的过热的可能性，提高了该设备的工作效益。还提供了一种基于上述冷却管的典型联用结构，能够在保证冷却管防结垢功能的同时大幅度提升冷却的有效面积和工作效率。

【技术实现步骤摘要】
一种防结垢冷却管以及基于其的冷却夹套用排管
本技术涉及水轮机外冷设备领域，具体涉及一种防结垢冷却管以及基于其的冷却夹套用排管。
技术介绍
作为清洁能源发张战略中的佼佼者，水力发电一直是我国清洁能源不可或缺的一部分。然而，水力发电的一个重要特征就是存在受季节影响的周期性变化，即受到枯水期和丰水期交替的影响。在这一特点的影响下，就要求作为水力发电的重要设备能够在丰水期尽可能地持续工作，以充分利于水能资源得到更高的发电量。在长时间、高负荷的工况条件下，水轮机组常出现机体过热的情况。此时，就需要对水轮机组采取相应的冷却措施进行冷却，以保证其工作的稳定性。现有技术中，一般就地取材，采用水冷作为水轮机的主要冷却方式。但是，由于水轮机需要长时运转的工作特点，因此在实际工况下，用于水轮机冷却的冷却水往往具有较高的温度。随着温度的升高，冷却水中的钙镁离子因高温下溶解度降低而析出，进而形成钙盐、镁盐而逐渐沉积在冷却水道的内壁上，形成水垢。而水垢的形成，会造成冷却水道与冷却水之间的传热能力下降；当水垢大量积累时，还会造成冷却水道的堵塞，导致后者冷去功能的丧失。而水轮机相对体积较大，所需水冷管到多且复杂。这种情况下，一旦水冷管严重结垢，其清洁维修的工程量相当大，且往往需要对水轮机进行停机，从而进一步导致了发电时长的缩短，造成了不必要的经济损失。与此同时，由于水轮机的体积较大且结构复杂，导致其外形的异构化程度较高，现有技术常常需要针对异构化表面单独进行冷却管的排列和设计。这种情况下，设计和制造成本高，且水冷管的二次利用率低，从而造成了冷却成本始终居高不下。
技术实现思路
本技术提供了一种防结垢冷却管以及基于其的冷却夹套用排管，以解决现有水轮机水冷技术中冷却水道易结垢的问题。本技术采用的技术方案如下：一种防结垢冷却管，包括水冷管，所述水冷管包括外管、设置于外管内且两端延伸至外管外的内管；所述外管两端的端部均设置有密封体，以使外管与内管之间紧固密封并形成主冷流道；所述外管的一端部侧壁上设置有与主冷流道连通的进水管，另一端部侧壁上设置有与主冷流道连通的出水管；所述内管内部设置有辅冷流道。本技术方案的工作原理和过程如下：需要明确的是，本技术方案中所述的一种防结垢冷却管，除有描述材料性质的部件外，其余部件均有易于导热的金属材料制成，这里的金属材料可以是但不限于导热钢、铜、铝等。内管本身即为管状结构，其内部是贯通的，这一贯通的内部空间即为辅冷流道，而由于贯通状态，因此可以选取内管任一端作为进水口，剩余一端作为出水口。本冷却管可以直接安装与水轮机需要冷却部位的外表面并与之接触进行吸热冷却，也可以采用冷却夹套的形式，先在水轮机需要冷却部位的外表面设置夹套层，然后在夹套层中设置本冷却管的方式进行，无论那种形式，并不影响本冷却管的工作原理和工作实际效果。密封体为能够实现外管与内管之间空隙密封的环状的橡胶塞、金属块等。工作过程中，首先通过外管上设置的进水管注入低温冷却水，冷却水沿着主冷流道流动。因为外管与水轮机需冷却部位外表面良好接触，所以受益于金属良好的导热性，水轮机需冷却部位的热量向外管传递，并使得外管的管壁温度上升。此时，沿着主冷流道流动的冷却水在热力学第一定律的作用下，会逐渐吸收从外管所散发出来的热量；外管因热量被吸收而温度下降，使得水轮机需冷却部位与外管之间的出现温差或温差扩大；在温度差异的驱动下，水轮机需冷却部位中的热量沿温差梯度继续向外管传递；外管吸热升温而拉大了与冷却水之间的温度，使得外管所蕴含的热量相冷却水转移；在冷却水流经主冷流道的过程中以上过程不断反复，从而不断拽取吸收水轮机需冷却部位在工作过程中所淤积热量，并随着冷却水从排水管的排出而被冷却水携离水轮机需冷却部位，最终达到对水轮机需冷却部位进行冷却的功能。当主冷流道中的冷却水开始工作并吸收水轮机需冷却部位热量以降低水轮机需冷却部位温度的时候，通过向辅冷流道中通入另一股独立供应的冷却水。在相同的热交换原理下，这股冷却水能够吸收主冷流道中冷却水所携带的热量，从而使得主冷流道中冷却水水温下降，进而减少了主冷流道中冷却水因温度过高而析出钙镁离子并在流道壁上形成水垢的现象。这样，本技术方案通过冷却水路径上的套管设计，利于辅冷流道中的冷却水来实现对主冷流道中的冷却水的降温，从而降低冷却水的整体温度，削弱了钙镁离子析出的温度条件，进而实现了冷却水流道的防结垢功能，有效地保证了冷却水的冷却效果。作为优选的，由于主冷流道和辅冷流道中的冷却水为单独控制的，因此可以通过调整水流速度使得辅冷流道中冷却水流速大大增加，从而起到主冷流道中冷却水的更好的冷却作用，从而提高了本技术方案的防垢效果。但需要注意的是，为了保证辅冷流道中冷却水的热交换效果，其流速应当控制在使冷却水与辅冷流道壁接触的部位始终保持层流状态，避免因湍流的产生而使得换热效果减弱。作为优选的，选取内管靠近外管出水管的一端作为辅冷流道的进水口，靠近外管进水口的一端作为辅冷流道的出水口，这样设置的好处在于辅冷流道中的冷却水在低温的时候首先与主冷流道中经吸收水轮机需冷却部位热量后的热水先进行换热，这样能够使得辅冷流道中水温相对较高的部分，即钙镁离子更易析出的部分率先且有效地冷却下来。这样情况下，主冷流道中冷却水与辅冷流道中冷却水之间的换热效率更高，进而使得主冷流道中冷却水的被冷却效果更好，水温更低，其产生结构现象的可能性也就越低。进一步地，所述密封体为轴封；所述轴封包括内侧壁上开设有若干固定槽的密封环和若干个设置于固定槽内的密封圈；所述密封环的外侧壁与外管的内壁之间成过盈配合；每一所述密封圈的内侧与内管的外壁均接触。所述密封环的材质可以为但不限于不锈钢，所述密封圈的材质可以为但不限于橡胶。通过设计轴封件，需要清洗和维修时，仅需要将内管抽出，便可以轻松进行其余各部件的后续分离，这就使得由内管和外管所形成的水轮机需冷却部位水冷管便于拆卸清洗和维修，从而大大提高了清洗和维修的操作效率，有效地降低了人工成本，同时还提高了水冷管的使用寿命，节约了使用成本。进一步地，所述内管的外壁上均匀分布地设置有至少两个扰流环；所述扰流环与外管之间成间隙配合。通过设置扰流环，使得流经主冷流道中的冷却水处于轻微的扰流状态。这种情况下，即使主冷流道中冷却水由于局部冷却不足，例如靠近水冷外观内壁的冷却水得到内管的冷却作用要弱于靠近内管外壁的冷却水，而出现少量钙镁离子析出成盐的现象。所形成的无机盐颗粒，在水流的扰动下，不易附着在主冷流道壁上，进而随冷却水的裹挟而排出。由此可见，扰流环的加入能够进一步优化主冷流道内的防结垢性能。更近一步地，所述扰流环外壁上镀有金属镁层。由于内管两侧均与水接触且长时间处于加热状态，其极易被腐蚀而在表面形成坑洞。通过在扰流环上增镀金属镁层，其与内管的金属材质之间形成原电池，以镁层的电解替代内管管材的电解，从而防止了内管的腐蚀，避免了表面坑洞的形成，进而减少了高温冷却水中析出的钙镁无机盐着床成核的可能性，避免了水垢的堆积。此外，还能延长管道的使用寿命。更进一步地，密封体与相邻扰流环之间以及扰流环与相邻扰流环之间的内管外壁上均设置有管刷；所述管刷包括带有轴孔的涡扇轮和沿周向均匀分布于涡扇轮外壁上的若干个刷体；所述管刷通过轴孔套设于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防结垢冷却管，包括水冷管，其特征在于：所述水冷管包括外管(1)、设置于外管(1)内且两端延伸至外管(1)外的内管(7)；所述外管(1)两端的端部均设置有密封体(9)，以使外管(1)与内管(7)之间紧固密封并形成主冷流道(2)；所述外管(1)的一端部侧壁上设置有与主冷流道(2)连通的进水管(6)，另一端部侧壁上设置有与主冷流道(2)连通的出水管(5)；所述内管(7)内部设置有辅冷流道(8)。

【技术特征摘要】
1.一种防结垢冷却管，包括水冷管，其特征在于：所述水冷管包括外管(1)、设置于外管(1)内且两端延伸至外管(1)外的内管(7)；所述外管(1)两端的端部均设置有密封体(9)，以使外管(1)与内管(7)之间紧固密封并形成主冷流道(2)；所述外管(1)的一端部侧壁上设置有与主冷流道(2)连通的进水管(6)，另一端部侧壁上设置有与主冷流道(2)连通的出水管(5)；所述内管(7)内部设置有辅冷流道(8)。2.根据权利要求1所述的一种防结垢冷却管，其特征在于：所述密封体(9)为轴封；所述轴封包括内侧壁上开设有若干固定槽的密封环(11)和若干个设置于固定槽内的密封圈(10)；所述密封环(11)的外侧壁与外管(1)的内壁之间成过盈配合；每一所述密封圈(10)的内侧与内管(7)的外壁均接触。3.根据权利要求1所述的一种防结垢冷却管，其特征在于：所述内管(7)的外壁上均匀分布地设置有至少两个扰流环(4)；所述扰流环(4)与外管(1)之间成间隙配合。4.根据权利要求3所述的一种防结垢冷却管，其特征在于：所述扰流环(4)外壁上镀有金属镁层。5.根据权利要求3所述的一种防结垢冷却管，其特征在于：密封体(9)与相邻扰流环(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖凌云，杨玲，
申请(专利权)人：峨眉山建南水电设备制造有限公司，
类型：新型
国别省市：四川,51