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空气冷却器 更新时间:2011-05-27 01:00

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空气冷却器(air cooled heat exchanger)是利用空气冷却热流体的换热器。它以冷却水或冷凝水作为冷源,用来冷却高温高湿的工艺气体,可把气体冷凝到露点以下,析出冷凝水,达到降温降湿的效果。空气冷却器可在化纤行业用来冷却氮气,也叫氮气冷却器。

空气冷却器的分类

  • 空气冷却器是以环境空气作为冷却介质,风机强制空气横掠翅片管外,使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝的换热设备。空气冷却器单元由翅片管束、风机、框架三个基本部分和百叶窗、检修平台、梯子等辅助部分组成。使用自然空气作为冷却介质,节约了宝贵的水资源,减少了工业污水的排放,保护了自然环境。广泛应用于化工、石化、热电厂、多晶硅、聚氯乙烯、冶金、水泥生产线、垃圾焚烧发电厂等等。

    有三种结构类型:鼓风式水平空气冷却器、引风式水平空气冷却器、斜顶式空气冷却器。

    1、鼓风式水平空气冷却器:

    管束位于风机的排风侧,该结构易于维护和检修,并且风机始终位于较冷的空气环境中,适用于工艺介质温度较高的系统,能有效的延长设备的使用寿命。

    2、引风式水平空气冷却器:

    管束位于风机的吸风侧,由于风筒对换热翅片管有很好的阻挡阳光、风、雨、雪的作用,使得引风式空气冷却器具有较稳定的换热性能。同时,它具有风量分配均匀、热循环少、污染少、低噪音等特性。

    3、斜顶式空气冷却器:

    管束倾斜人字形防止,结构紧凑,占地面积小,为水平式的40%左右;但管内介质和管外空气分布不够均匀,易形成热风再循环;斜顶式可实现防冻结构,特别适合于汽轮机的泛汽空气冷凝器。

空气冷却器的应用

  • 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;回流油、塔底油的冷却;各种反应生成物的冷却;循环气体的冷却和电站汽轮机排气的冷凝。工作压力可达69兆帕。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。

    采用空气冷却器可节省大量工业用水,减少污染,保护环境,降低基建费用。为扩大空气冷却器的使用范围,20世纪60年代出现了增湿式空气冷却器,即在管束前增加喷水装置,利用少量雾化水在翅片表面的蒸发作用显着地强化传热,其传热效能较干式提高2~4倍。增湿式空气冷却器已在炼油厂得到广泛应用。干式空冷管束和湿式空冷管束亦可组成联合型空气冷却器。研制低接触热阻和高传热效能的翅片管、低电耗、低噪声的通风机是空气冷却器发展的关键。

空气冷却器的结构

  • 空气冷却器主要由管束、通风机和构架 3部分组成(图1 [空气冷却器结构示意图])。

    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(图2[空气冷却器管束布置])。

    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央空间,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特殊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(图3 [空气冷却器的翅片管])有:绕片式、镶片式、轧片式、套片式、焊片式、椭圆管式、紊流式(包括轮辐式、开槽形和波纹形等)。

    管箱的结构主要有法兰式、管堵式和集合管式(图4 [空气冷却器的管箱结构])。

    一般前者用于中低压,后两者用于高压。为适应管束的热膨胀,一端管箱不固定,容许沿管长方向位移。通风机通常采用轴流通风机。

空气冷却器的性能

  • 空气冷却器的功能是把电机损耗产生的热量(热空气)送至冷却器,通过冷却器把热空气进行冷却,冷却器内部排列着铝制无缝管,管内经外进行风冷却,冷却后的空气经内风扇送入电机内,使之冷热空气进行循环交换。它有以下优势:

    1、利用空气温升冷却,节约宝贵的水资源;

    2、空气可随意取得,选址不受限制;

    3、空气腐蚀性小,设备使用寿命长。

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