空气冷却器

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       空气冷却器是利用空气作为冷却介质将热流冷却到所需要的温度的换热器。简称空冷器。其原理是管内的热流体通过管壁和翅片与管外空气进行换热从而达到冷却、冷凝的作用,空气冷却器主要由管束、支架和风机组成。热流体在管内流动,空气在管束外吹过。由于换热所需的通风量很大,普通风量效果不佳,故多采用轴流式通风机。空气冷却器可用于冷却或冷凝,广泛应用于:炼油、石油化工塔顶蒸气的冷凝;冷冻式干燥机各种反应生成物的冷却;循环气体的冷却和火力电站汽轮机排气的冷凝。可节省大量工业用水,减少环境污染,降低基建费用。特别在缺水地区,以空冷代替水冷,可以缓和水源不足的矛盾。但耗电量、噪声和占地面积均大,冷却效果受气候变化影响较大。

       空气冷却器的管束包括传热管、管箱、侧梁和横梁等。它可按卧式、立式和斜顶式(人字式)3种基本形式布置。其中,卧式布置传热面积大,空气分布均匀,传热效果好;斜顶布置时,通风机安装在人字中心空间,占地面积小,结构紧凑。为抵消空气侧的给热系数较低的影响,通常采用光管外壁装翅片的管子。翅片管作为传热管,可以扩大传热面积。翅片管分层排列,其两端用焊接或胀接方法连接在管箱上。排管一般为3~8排。管束系列尺寸最长达12米。光管外径常为25毫米和38毫米,翅片高度一般取12~15毫米,管束宽为100~3000毫米。翅片管是空气冷却器的核心元件,其形式和材料直接影响设备性能。管子可用碳钢、铜、铝和不锈钢等制成;翅片材料根据使用环境和制造工艺来确定,大多用工业纯铝,在防腐蚀要求很高或在制造工艺条件非凡的情况下也采用铜或不锈钢。翅片可按横向或纵向排列。翅片管的基本形式有:套片式、绕片式、轧片式、焊片式、椭圆管式、镶片式、紊流式、轮辐式、开槽形式波纹形式。空气冷却器的管箱结构主要有法兰式、管堵式和集合管式。一般法兰式用于中低压,管堵式和集合管式用于高压。管箱的一端固定,另一端不固定,以适应管束的热膨胀。

      空气冷却器最早出现在20世纪30年代,经过多次改进后,40年代开始在大型石化企业中使用。1948年,美国在Texco Corpris Christi炼油厂第一次全部采用空气冷却器取代传统的水冷却方式。50年代中期,英国Whitecate炼油厂和Nolyton炼油厂也全部采用了空气冷却方式。一般情况下空冷比水冷较为经济,到20世纪60年代初期,空冷器已广泛应用于石油化工行业。

      空气冷却器与水冷却器的比较与水冷却器相比较,空气冷却器得到迅速发展主要有以下三个原因:一是工业迅速发展使工业用水大量增加,出现了供水不足的情况,空气冷却方式在很大程度上解决了缺水地区的工业用水供应问题。目前在很多石油与化工厂中,约有90%的冷却负荷是由空气冷却器来负担的。采用空冷器后节省了大量的工业用水,为社会带来了一系列的好处,尤其是解决了缺水地区的建厂问题。二是它有较高的经济性。即使在水源丰富的地区,在一般的条件下,采用空冷也比水冷经济。三是人们开始注意到保护环境的重要性,靠近江河的企业如采用江水冷却和排放,本身就是一种对河水的热污染,河水温度升高就会破坏河流中的生态平衡,如果冷却设备泄漏,造成对河流的污染则更加严重。空气冷却方式减少了工业地区的水污染,改善了环境质量。例如石化厂一个大型常减压装置,减压塔顶冷凝器用水量可达200~300t/h,若按0.1%的排污量计算,每天都有数吨含油污水排放到江河中。采用空冷器,不仅降低了工业用水量,也极大地改善了环境污染。目前,空气冷却器被广泛地应用于石化、电力、冶金等系统。


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