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空气冷却器的分类及特点

       空气冷却器按使用场合不同,可分为电厂空气冷却器和石化空气冷却器。按冷却方式,可分为干式、湿式、以及干-湿联合式空气冷却器。

湿式空气冷却器
       湿式空气冷却器根据喷水方式,可分为表面蒸发型、增湿型和喷淋型3种,在石化工业中以后两种为主。表面蒸发式空气冷却器是一种利用管外水膜蒸发来强化传热、由光管组成的空冷装置。增湿型湿式空气冷却器只适用于相对湿度低于50%的干燥、炎热地区,因为干空气相对湿度越小,增湿后降温越多,冷却效果越显著。喷淋型湿式空气冷却器是直接在翅片管束上喷雾状水,利用水分蒸发的潜热交换和空气被增湿降温来强化传热,同时,水雾的存在可使空气冷却器入口空气温度接近环境湿球温度,提高了传热平均温差,在3%喷淋量下换热系数可比干式空气冷却器提高2 ~ 4倍。
       总之,相较于干式空气冷却器,在炎热的夏季,环境气温较高时,应用湿式空气冷却器更为有利。但是,湿式空气冷却器在管内流体温度超过70℃时,就极易结垢,且管外空气阻力损失较大,约为干式空冷的1.4倍。管束面积不能太大,故单元装置的相对面积较小,价格相对较高。

干式空气冷却器
       干式空气冷却器仅依靠空气温升的显热方式来交换热量,靠翅片管和风机强制循环强化传热。操作简单,使用方便,但由于其冷却温度取决于空气的干球温度,所以一般只能把管内热流体冷却到高于环境温度15 ~ 20℃。
       因此,对于我国南方湿热地区,湿式空气冷却器蒸发效果不好,一般主要用干式空气冷却器。从热量传递角度讲,空气的比热仅为水的比热的1 /4,空气的密度也远小于水的密度,因此,若传递相同的热量,冷却介质温升相同,所需要的空气量将是水的4倍,相比于水冷却器,干式空气冷却器的体积是很大的。最关键的是,空气侧的换热系数很低,约为50 ~ 60W/(m2·℃) ,导致光管空气冷却器的总传热系数很低,较水冷却器的传热系数约低10 ~30倍,为抵消空气侧换热系数较低的影响,空气冷却器一般均采用扩展表面的翅片管,其翅化比大致为10 ~ 24倍。也有采用板式传热元件的板式空气冷却器,因为板片形成的流道断面形状沿流动方向不断变化,增强了扰动,在低雷诺数下具有高的传热效率和低的压降,特别适用于石化行业大型装置 ( 如大型乙烯成套设备等)的空气冷却器,但是由于板式空气冷却器的流道狭窄,在我国北方寒冷的冬季,容易引起流道内被冷却介质凝结而堵塞流道,并且易结垢从而堵塞流道,又由于加工工艺多为全焊式结构,局部损坏或堵塞时,必须整台更换空气冷却器,造成很大浪费。所以,翅片管仍然是空气冷却器的主流传热元件,空气冷却器的本质可以看为是空气-热媒的管翅式换热器,强化空气冷却器传热性能的关键是研制低接触热阻、高传热效能和流动阻力小的翅片管。当换热器内部为压力较高的流体时,管外加肋,就相当于用不承压的廉价肋片取代承压的优质管材,经济效果显著。

干-湿联合式空气冷却器
       干-湿联合式空气冷却器,就是将干式空气冷却器与湿式空气冷却器组合集成。组合的一般原则是,在工艺流体高温区用干式空气冷却器,起气体冷凝的作用;在低温区使用湿式空气冷却器,起冷凝液冷却的作用。总之,选择哪种形式的空气冷却器,要根据当地的大气温度、风速及相对湿度等环境气候条件,结合介质最终冷却温度等换热工艺要求,并兼顾经济性,进行综合考量确定。

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