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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(diǎn)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(kuò)展傳熱面積強(qiáng)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(fù)荷，達(dá)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(jì)、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)到其傳熱機(jī)理的研究與實(shí)驗(yàn)一直都在進(jìn)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(jì)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(yīng)不足，而且人們對保護(hù)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(dāng)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(fù)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(yuǎn)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(jì)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(fēng)。1930年開始用單面立式和臥式布置的翅片管管束，并用風(fēng)機(jī)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(jì)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(yàn)很不完善。以后為了提高冷卻性能、擴(kuò)大適用范圍，從多方面進(jìn)行了改進(jìn)。例如：①為了適應(yīng)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(yīng)低氣溫與高粘、易凝流體的冷卻，設(shè)計(jì)出了內(nèi)、外熱風(fēng)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(fēng)機(jī)、自動調(diào)速風(fēng)機(jī)、變頻電機(jī)等等；④為了適應(yīng)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(fēng)機(jī)效能，發(fā)展了各種風(fēng)機(jī)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(jī)直接傳動等等?？傊?，隨著空冷器應(yīng)用范圍的擴(kuò)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(jī)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(yīng)用，從輕油到重油、渣油，從正壓到負(fù)壓，從炎熱的南方到嚴(yán)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(yīng)用空冷器最早應(yīng)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(fèi)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(xué)工業(yè)中的應(yīng)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(jī)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(yīng)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(yīng)用空冷技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)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(yīng)用在原子能工業(yè)
8、中新的用例是在快速反應(yīng)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(diǎn)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(yīng)。2.空冷方式與水冷方式 的優(yōu)缺點(diǎn)比較1）空冷與水冷優(yōu)點(diǎn)的比較空冷的最大優(yōu)點(diǎn)就是維護(hù)費(fèi)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(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、安裝費(fèi)用低，但維護(hù)費(fèi)用高，對環(huán)境污染嚴(yán)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(yù)熱器類型除外），無助于節(jié)能，但從冷卻觀點(diǎn)看，空冷器比水冷器耗用動力要少一些，
