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常见的几种空冷器的结构及原理介绍
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空冷器是一种常见的冷凝换热设备,具有结构简单、操作压力低、节能、节水 的特点。对常规空冷式换热器、板式空冷器、复合型蒸发式空冷器等三种常见空冷器的基本 结构、工作原理、特性进行介绍。
空冷器有多种分类方法。按管束布置方式分 为四类:水平式、立式、圆环式、斜顶式空冷 器;按空气的通风方式分有三类:自然通风式、 引风式、鼓风式空冷器;按冷却方式分有三类: 湿式、干式、干湿联合式空冷器。
以下对三种常见空冷器的工作原理、结构及 特性进行介绍,分别是常规空冷式换热器、板式空冷器、复合型蒸发式空冷器。

常规空冷式换热器
常规空冷式换热器是利用环境中的低温位空气与高温位介质进行换热,达到降低介质温度或使气态介质冷凝的目的。热流体由物料管线流经换热管束进行冷却,在排出管汇集并排出。空气作为冷却剂由安装在管束下方的轴流式通风机向上吹过管束间隙,用于使管内介质冷却或冷凝。
空冷器管束主要由翅片管构成,翅片管可分为横向、纵向两大类。
常规空冷式换热器具有突出的节能、环保特点。它将空气作为冷却介质,用于高温介质的冷凝换热,与水冷器相比是一种显著的节能设备。此类设备的使用可以大幅降低冷却水用量,亦可 避免水污染问题。

板式空冷器
板式空冷器也是常用的冷凝冷却设备,它结合了板式换热器、空冷式换热器的换热原理,其结构及性能也综合了这两种设备高效、节能的优点。
以板式空冷器中常见的LBK板式空冷器为例。板式空冷器内热介质在管板中自上向下流动。喷淋装置用软化水对空气进行喷淋增湿,使空气降温,再由引风机带动空气通过换热板间通道横穿板束,与板内热介质形成交叉对流换热,达到冷却的效果。
换热板束是板式空冷器的传热单元结构。换热板具有波纹纹理和触点,不仅增加了单板换热面积,而且使流体在板束内部形成三维网状复杂流,达到提高传热效率的效果。在同等热交换量的情况下,板式空冷器体积更小、重量更轻。板式空冷器常用的换热板束采用LT型板结构。该结构具有压降低、流通面积大的特点,并且可进行机械清洗。但由于板式空冷器采用的是全焊式板束结构,不可拆卸,一旦板束内局部发生堵塞或损坏,只能将整台空冷器进行更换。
板式空冷器属于湿式空冷的一种,喷淋水的蒸发及空气增湿使管外膜传热系数大大提高,约为干空冷的2倍。同时设计气温降低,使对数平均温差增大,所需传热面积较干式空冷小得多。但湿式空冷器较干式空冷器存在传热部件易结垢的问题。
板式空冷器具有以下特点:
1、节能效果显著。板式空冷器换热板束单板换热面积大,传热效率高。另外换热板之间介质的流通面积大,管系压降减小。这两点使得板式空冷器节能效果显著。
2、板式空冷器的换热板束可以进行机械 清洗。
3、在相同换热任务情况下,板式空冷器比常规空冷器体积更小、重量更轻。
4、在湿式空冷情况下传热部件易结垢,当板式空冷器采用全焊式板束时,一旦局部损坏或堵塞,换热板束不可拆卸,需要更换整台空冷器, 会因此造成设备浪费。

复合型蒸发式空冷器
在炼油化工生产过程中的冷却、冷凝工段广泛应用的另一类空冷器类型是复合型蒸发式空冷器。复合型蒸发式空冷器是一种较新型的冷凝换热设备,将空冷、水冷、蒸发三种冷却方式进行 组合,并优化提高换热效率。复合型蒸发式空冷器同时应用了潜热、显热换热机理,其优点体现在显著的节能与节水性能。复合型蒸发式空冷器 具有系统压降低、综合效率高等优点,并且在减少空冷器蒸发段结垢,防“白雾”方面效果显著。
一台复合型蒸发式空冷器主要由以下几部分构成:风机、翅片预冷器、收水器、分水装置、冷凝管束、集水箱、循环水泵等。高温介质经液体进口管线进入翅片预冷器,从下部盘管段经过并排出的低温湿空气在轴流风机的作用下流经翅片预冷器,利用大温差对高温介质进行冷却,使高温介质通过翅片预冷器后温度有所降低。经过翅片管段预冷的高温介质继续流入复合型蒸发式空冷器主体结构内部的 冷凝管束。冷凝管束上部有分水装置对管束外表面进行喷淋,在冷凝管束外表面形成水膜,空气在轴流风机作用下流经冷凝管束间隙,管束外表面水膜蒸发吸收热量,从而强化了管外传热效果,总传热效率得到提高。
复合型蒸发式空冷器的特点主要有:
1、设备投资较空冷器串联水冷器的方案有所降低。在采用复合型蒸发式空冷器后,不需要再串联水冷器。
2、能有效减少设备蒸发段管线的结垢,并能 消除“白雾”。高效脱水器及翅片预冷器的配合使用,能消除“白雾”现象,且高温工质在空冷段被预冷后可大大减缓蒸发段结垢现象。
3、节能效果显著。复合型蒸发式空冷器冷凝 管束的合理布管方式,能减少复合型蒸发式空冷器内部冷凝介质的流动阻力损失,从而使装置管系的压降减小,提高节能效果。

4、设备传热效率高。采用复合型蒸发式空冷 器经翅片预冷器和冷凝管束对高温介质进行双段降温,介质冷却温度能够逼近湿球温度,介质的工作范围也能得到扩展。

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