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1、空冷式換熱器一、概述1.空冷器的發(fā)展概況2.空冷方式與水冷方式的優(yōu)缺點比較1.空冷器的發(fā)展概況空冷式換熱器，簡稱空冷器，它是以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì)，依靠翅片管擴展傳熱面積強化管外傳熱，靠空氣橫掠翅片管管束后的空氣溫升帶走管內(nèi)熱負荷，達到冷凝、冷卻管內(nèi)熱流體的目的。在煉油、化工行業(yè)中空冷器是主要的工藝設(shè)備之一，故其研究倍受重視，從其設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進到其傳熱機理的研究與實驗一直都在進行。本來水是最理想的冷卻介質(zhì)，所以傳統(tǒng)的工業(yè)冷卻系統(tǒng)都是水冷。但自二十世紀四十年代以來，隨著工業(yè)，特別是煉油、化工
2、、動力冶金工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)用水量急劇增加，出現(xiàn)了水供應不足，而且人們對保護環(huán)境、防止工業(yè)用水對江河湖海污染的呼聲日益高漲，同時由于能源日益短缺，要求最大限度地節(jié)約能源。鑒于這些原因，迫切要求開發(fā)新的冷卻介質(zhì)和冷卻設(shè)備。取之不盡、用之不竭的空氣就自然受到了人們的重視。在一個相當長的時期內(nèi)，空冷器未受重視的原因，主要是空氣熱焓值太低，其比熱為0.24千卡/公斤℃，僅為水的1/4，因此在相同冷卻熱負荷下，需要的空氣量將是水的4倍。而且空氣的密度、給熱系數(shù)又遠比水小，所以若用常規(guī)的傳熱元件，空冷器的體積
3、勢必比水冷器大的多。又由于大氣溫度隨氣候、季節(jié)、晝夜變化大，被冷介質(zhì)的出口溫度不易控制。所以直到二十世紀二十年代，才出現(xiàn)第一臺空冷器。這臺空冷器安裝在美國西部一個煉油廠，作為排汽冷凝器。它采用立式布置管束，自然通風。1930年開始用單面立式和臥式布置的翅片管管束，并用風機驅(qū)動空氣，這一發(fā)展可以說是空冷技術(shù)發(fā)展史上的一次突破。在二十世紀五十年代以前工業(yè)裝置上空冷器都是干空冷，結(jié)構(gòu)型式和操作經(jīng)驗很不完善。以后為了提高冷卻性能、擴大適用范圍，從多方面進行了改進。例如：①為了適應高氣溫要求，發(fā)展了濕式空
4、冷器，干、濕聯(lián)合空冷；②為了適應低氣溫與高粘、易凝流體的冷卻，設(shè)計出了內(nèi)、外熱風再循環(huán)、自調(diào)百葉窗、加熱蒸汽盤管、縱向內(nèi)翅片管等等；③為精確控制工藝介質(zhì)的出口溫度和節(jié)約動力消耗，發(fā)展了自調(diào)傾角風機、自動調(diào)速風機、變頻電機等等；④為了適應各種操作溫度和壓力，研制出了多種結(jié)構(gòu)型式的管束和管箱，如水平式、斜頂式、立式管束，絲堵式、可卸蓋板式、可卸帽蓋式、集合管式、分解式管箱；⑤為了提高傳熱效率、耐腐蝕性能、降低功率損耗，出現(xiàn)了數(shù)十種不同類型的翅片管，如I型簡單繞片管、L型繞片管、LL型繞片管、滾花型繞
5、片管、鑲嵌式翅片管、雙金屬軋制翅片管、橢圓翅片管、開槽翅片管等等；⑥為了降低噪聲，提高風機效能，發(fā)展了各種風機葉型和傳動型式，如R型、B型玻璃鋼葉片，鑄鋁葉片、鋁合金葉片、V帶傳動、同步帶傳動、齒輪減速器傳動、電動機直接傳動等等?？傊?，隨著空冷器應用范圍的擴大，其技術(shù)不斷提高，結(jié)構(gòu)型式日益完善。目前空冷器使用的場合很廣，除煉油廠、石油化工廠大量使用外，在液化天然氣、液化石油氣、煤的液化、煤氣管道、火力發(fā)電、柴油機發(fā)電、海洋工程、原子能工程以及城市垃圾處理等裝置中都在使用。我國自1964年研制成功
6、空冷器以來，在煉油廠和石油化工廠迅速得到應用，從輕油到重油、渣油，從正壓到負壓，從炎熱的南方到嚴寒的北方，從水源充足的地區(qū)到缺水地區(qū)，都已成功地使用了空冷器。1）在煉油工業(yè)中的應用空冷器最早應用在煉油工業(yè)。1948年美國TEXCOCORPUSCHRIST煉廠首先以空冷器取代了水冷，即出現(xiàn)了所謂全空冷煉廠。五十年代末期，英國的WHIFEGATE煉廠和DOLYTON煉廠均以空冷取代了水冷。1971年加拿大建的土坡角煉廠和比利時建的費蘆煉廠也以空冷取代了水冷。大量使用空冷器后，煉廠用水量大幅度下降，使
7、每加工一噸原油耗水量從幾噸、甚至十幾噸降到了一噸以下。2）在化學工業(yè)中的應用空冷器特別適用于各種化工產(chǎn)品的冷卻。在合成氨、合成醇、氯化物、聚氯乙稀、烷基苯、化纖以及酸、糠醛等有機分餾工藝裝置中均有大量用例。對于遇水易爆、易溶的有毒介質(zhì)，采用空冷尤為合適。3）在動力工業(yè)中的應用國外電站空冷已有40多年歷史，目前仍在繼續(xù)發(fā)展?；鹆Πl(fā)電站改為空冷一般可節(jié)水90%以上。4）在冶金工業(yè)中的應用空冷技術(shù)在冶金工業(yè)中的應用也比較成熟，主要用于高爐、平爐、金屬爐循環(huán)水的冷卻。5）在原子能工業(yè)中的應用在原子能工業(yè)
8、中新的用例是在快速反應堆的芯部，冷卻循環(huán)液態(tài)金屬鈉。在此用空冷器的優(yōu)點是一旦發(fā)生熔融的鹽或金屬從工藝側(cè)泄漏，不至發(fā)生危險性反應。2.空冷方式與水冷方式 的優(yōu)缺點比較1）空冷與水冷優(yōu)點的比較空冷的最大優(yōu)點就是維護費用低，節(jié)約用水，對環(huán)境沒有污染，但占地面積大，投資多，有時使用受到限制；水冷的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、安裝費用低，但維護費用高，對環(huán)境污染嚴重。2）空冷器與節(jié)能的關(guān)系空冷器一般是把高溫工藝介質(zhì)的熱量散入大氣中（空冷預熱器類型除外），無助于節(jié)能，但從冷卻觀點看，空冷器比水冷器耗用動力要少一些，
