增膜型空冷器技术简介

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1、增膜型新一代高效空冷器简介在炼油、化工、电力、冶金等行业的生产工艺中，若需要把热流体的温度降下来，但热流体温度不足以加热另一工艺流体，或不需要加热另一工艺流体时，用空冷器来降低热流体温度是最经济的。空冷器以环境空气为冷却介质，可对热流体进行冷却或冷凝。1.常规空冷器的类型、原理、特点及应用范围常规空冷器可分为干式空冷器、湿式空冷器和蒸发式空冷器，它们都是通过管束换热。1.1干式空冷器a.空气导热系数低，加热比较困难，需要较大的温差才能将热量传给空气，所以干空冷适用于热流体出口温度较高的场合。一般热流体出口温度高于55℃方可考虑采用干空冷。b.干式空冷器不消耗水资源，适用于缺水地区。c.

2、为强化空气侧的传热，干空冷多采用翅片管作为主要换热部件。翅片增大了换热面积，同时也增大了风阻力，因此干空冷的管排数较少。干式空冷器管排数从上到下一般为8排，热流体的处理量比较小。1.2湿式空冷器与干空冷一样，湿空冷利用空气和热流体的温差作为换热推动力，因此热流体温度越高，换热效果越好。与干空冷不同之处是，湿空冷在空气入口后喷水雾，水雾蒸发降低了空气的温度，增大了空气和热流体的温差，所以冷却效果比干空冷好。对湿空冷来说，热流体出口温度可比干空冷的低一些。1.3蒸发式空冷器11蒸发式空冷器如图1所示。其主要特点是，利用管外水膜的蒸发强化管外传热。其工作过程是，用泵将空冷器下部水箱中的循环冷

3、却水输送到喷淋管，喷向位于其下方的换热管表面，使管外形成连续均匀的薄水膜；同时位于空冷器上部的引风机将空气从水箱之上的百叶窗吸入，使空气自下而上流动，横掠水平放置的光管管束。此时传热管的管外换热除了水膜与空气流之间的显热传递外，管外表面水膜的迅速蒸发吸收了大量热量，强化了管外传热。故其工作过程不是单一的传热，而是通过传质（水膜蒸发，水分子进入空气）来强化传热。图1蒸发空冷示意图1－风机，2－捕雾器，3－U型弯管，4－喷淋系统，5－换热管束，6－上水管，7－构架水箱，8－循环水泵管外水膜的蒸发使得空气穿过管束后湿度增加，风机将湿空气从管束中抽出并使其穿过喷淋管上方的捕雾器，除去饱和湿空气

4、夹带的水滴后从设备顶部风机出口排入大气。由于顶部引风机的作用，风机下部形成负压，有利于管外表面水膜的蒸发和传热。控制水膜厚度是蒸发式空冷器的关键技术。水膜越薄蒸发传热效果越好，但是太薄的水膜易破，反而影响传热。为了更好地形成水膜，多采用光管作为传热元件。光管的风阻力比翅片管的小，管排数可达30排，因此蒸发空冷器的处理量比干空冷和湿空冷大得多。占地面积相同时，蒸发空冷的热流体处理量可达干空冷的两倍之多。从结构上看，蒸发空冷将冷却塔和列管式水冷器合为一体，自带循环水系统，减少了占地面积；采用光管换热，大大降低了设备的一次性投资；光管阻力小，风机负荷相应降低。蒸发空冷一般适用于80℃以下低温

5、位热流体的冷却和冷凝。若热流体流速较低，则其出口温度可冷到接近环境湿球温度。1.4.板式空冷器11板式空冷器结构紧凑、占地面积小。与常规空冷器相比，在热流体处理量相同，则或者说体积相同时，板式空冷器的换热面积大。在板式空冷器中，板式干空冷和板式湿空冷不用考虑水膜及其喷淋问题，结构可以紧凑些，而且可用波纹板来强化传热。而板式蒸发空冷器因为要考虑水膜形成，就不能使用波纹板；要考虑喷淋水循环和空气流动方向等因素，结构上也不可能太紧凑。故板式蒸发空冷器与常规蒸发空冷器相比，优势远没有板式干空冷相对于常规干空冷那么明显。2.现有蒸发空冷器存在的问题纵观空冷器乃至换热器的发展历史，各种改进措施，各

6、种新原理、新技术都是奔着“强化传热”而来的，不同的只是传热被强化的程度和应用场合。所以说“强化传热”是永无止境的。另外，不同结构型式的空冷器各有所长，各有其适用范围。若能兼收并蓄，各取所长，则也可收到“强化传热”的效果。分析现有蒸发空冷器，存在着如下问题或可改进的地方：2.1常规蒸发空冷器换热面积不够大按单位热流体处理量计，常规蒸发空冷的传热面积没有板式蒸发空冷器的大。2.2板式空冷器的承压能力不太高比如加氢精制反应产物进入空冷器的压力为8～9MPa，这是板式空冷器绝对承受不了的。2.3板式空冷器清洗检修维护不太方便2.4以前蒸发空冷的计算模型准确性差管外传热既有对流方式的显热传热，也

7、有蒸发传质引起的潜热传热；既有喷淋水向下流动，又有空气向上流动；既有水淋到管子上的成膜过程，又有管子上滴下来的水形成水柱和水滴的过程。既有管外表面的水膜传热，又有水柱和水滴的传热。既有水温和空气温度的变化，也有空气湿度和蒸汽分压的变化。如此多样化的流动相变传质传热过程，其数学描述极其复杂。11由于技术进步阶段性的限制，以前为避免数学模型无法求解，就将流动相变传质传热的物理模型和数学模型做了极大的简化和过强的假设，以致模型与实际情况相去甚远。实际