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空氣冷卻器的分類及特點

       空氣冷卻器按使用場合不同,可分為電廠空氣冷卻器和石化空氣冷卻器。按冷卻方式,可分為干式、濕式、以及干-濕聯合式空氣冷卻器。

濕式空氣冷卻器
       濕式空氣冷卻器根據噴水方式,可分為表面蒸發型、增濕型和噴淋型3種,在石化工業中以后兩種為主。表面蒸發式空氣冷卻器是一種利用管外水膜蒸發來強化傳熱、由光管組成的空冷裝置。增濕型濕式空氣冷卻器只適用于相對濕度低于50%的干燥、炎熱地區,因為干空氣相對濕度越小,增濕后降溫越多,冷卻效果越顯著。噴淋型濕式空氣冷卻器是直接在翅片管束上噴霧狀水,利用水分蒸發的潛熱交換和空氣被增濕降溫來強化傳熱,同時,水霧的存在可使空氣冷卻器入口空氣溫度接近環境濕球溫度,提高了傳熱平均溫差,在3%噴淋量下換熱系數可比干式空氣冷卻器提高2 ~ 4倍。
       總之,相較于干式空氣冷卻器,在炎熱的夏季,環境氣溫較高時,應用濕式空氣冷卻器為有利。但是,濕式空氣冷卻器在管內流體溫度超過70℃時,就易結垢,且管外空氣阻力損失較大,約為干式空冷的1.4倍。管束面積不能太大,故單元裝置的相對面積較小,價格相對較高。

干式空氣冷卻器
       干式空氣冷卻器僅依靠空氣溫升的顯熱方式來交換熱量,靠翅片管和風機強制循環強化傳熱。操作簡單,使用方便,但由于其冷卻溫度取決于空氣的干球溫度,所以一般只能把管內熱流體冷卻到高于環境溫度15 ~ 20℃。
       因此,對于我國南方濕熱地區,濕式空氣冷卻器蒸發效果不好,一般主要用干式空氣冷卻器。從熱量傳遞角度講,空氣的比熱僅為水的比熱的1 /4,空氣的密度也遠小于水的密度,因此,若傳遞相同的熱量,冷卻介質溫升相同,所需要的空氣量將是水的4倍,相比于水冷卻器,干式空氣冷卻器的體積是大的。關鍵的是,空氣側的換熱系數低,約為50 ~ 60W/(m2·℃) ,導致光管空氣冷卻器的總傳熱系數低,較水冷卻器的傳熱系數約低10 ~30倍,為抵消空氣側換熱系數較低的影響,空氣冷卻器一般均采用擴展表面的翅片管,其翅化比大致為10 ~ 24倍。也有采用板式傳熱元件的板式空氣冷卻器,因為板片形成的流道斷面形狀沿流動方向不斷變化,增強了擾動,在低雷諾數下具有高的傳熱效率和低的壓降,特別適用于石化行業大型裝置 ( 如大型乙烯成套設備等)的空氣冷卻器,但是由于板式空氣冷卻器的流道狹窄,在我國北方寒冷的冬季,容易引起流道內被冷卻介質凝結而堵塞流道,并且易結垢從而堵塞流道,又由于加工工藝多為全焊式結構,局部損壞或堵塞時,必須整臺替換空氣冷卻器,造成大浪費。所以,翅片管仍然是空氣冷卻器的主流傳熱元件,空氣冷卻器的本質可以看為是空氣-熱媒的管翅式換熱器,強化空氣冷卻器傳熱性能的關鍵是研制低接觸熱阻、高傳熱效能和流動阻力小的翅片管。當換熱器內部為壓力較高的流體時,管外加肋,就相當于用不承壓的廉價肋片取代承壓的優良管材,經濟效果顯著。

干-濕聯合式空氣冷卻器
       干-濕聯合式空氣冷卻器,就是將干式空氣冷卻器與濕式空氣冷卻器組合集成。組合的一般原則是,在工藝流體高溫區用干式空氣冷卻器,起氣體冷凝的作用;在低溫區使用濕式空氣冷卻器,起冷凝液冷卻的作用。總之,選擇哪種形式的空氣冷卻器,要根據當地的大氣溫度、風速及相對濕度等環境氣候條件,結合介質終冷卻溫度等換熱工藝要求,并兼顧經濟性,進行綜合考量確定。