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1、石油化工设备技术,1998,19(2)·6·静设备Petro-ChemicalEquipmentTechnology空气冷却器的设计王化淳李杰杨晓霞杨汉斌许长春天津大学石油化工技术开发中心300072摘要介绍了空气冷却器的工艺设计,对有关设计问题提出了建议。关键词空冷器工艺设计建议1引言2.3管排数N空气冷却器是在翅片管外(少数亦有用光管的)管排数对投资与成本影响很大。在一般情况用空气冷却或冷凝流经管内的流体的换热设备。空下,可适当安排管排数使空气温升在15～20℃。当冷器在很大程度上解决了由于工业迅速发展使工业然,管排数的选择还要考虑空冷器传热面积、管内流用水大幅度
2、增加而出现的供水不足的问题,同时还体流速及空冷器系列等因素。管排数少,传热效果减少了工业地区水的污染。好,但单位传热面积造价高,占地面积大,并且由于本文拟主要谈及干式空冷器的工艺设计问题,空气温升较小,需要大的风量。如果管排数很多,空试图为当前空冷器的设计工作提供一个较为简明、气压力降增大。因此,在设计中应合理选择。方便、可行的借鉴。选择管排数时,可参考图1。目前,通用的管排2空冷器的有关设计参数数主要为4排、6排,亦有2排、8排的。2.1设计气温设计气温是指设计空冷器时所采用的入口的空气温度。在传热平均温差低于20℃左右时,对设计气温的拟定,应慎重考虑,以确保使管内
3、流体冷却到要求的温度。设计气温的选取,有许多方法。比较保守的方法是按当地最热月的日最高气温的月平均值再加3～4℃;或采用7,8月的日最高气温的月平均值,再加上其值的10%左右;或根据我国气候条件,当空图1最佳管排数算图气的相对湿度较高,一天当中气温变化较大时,可采图中:T1———管内热流体入口温度,K;用“保证率每年不超过5天的气温”。t1———空气入口温度,K;2.2管内流体及温度u———总传热系数(以光管外表面积为基准),J/(m2·s·K)。0一般来讲,希望管内流体的凝固点不超过5℃,流体较干净且不易聚合。热流体的入口温度,一般2.4管程数Nt以120～130℃
4、左右或以下为好,且不宜低于60～在确定空冷器的管程数时,应考虑到由于空冷80℃。热流体出口温度,对于干式空冷来讲,一般应器管内流体的压降较高,故一般流速都偏低。结合使其与设计气温温差大于20～25℃,至少要大于[1]空冷器的型号、片数,一般应使液体流速在0.5～15℃,否则不一定经济。国外亦有人认为:一般2情况下,热流体出口温度与周围空气温度相差17～1m/s,气体重量流速5～10kg/(m·s)。22℃比较经济,最少也要相差11～14℃。(收稿日期:1997-07-30)第19卷第2期王化淳等.空气冷却器的设计·7·选择流速的主要目的是使管内流体压力降在允2式中:h
5、0———空气膜传热系数,J/(m·s·K);许范围内,以此得出适当的管程数。2r0———空气结垢热阻,(m·s·K)/J;2.5迎风面的空气速度hi———管内表面积为基准的流体传热膜系迎风面指管束迎风的一面,其面积A2F为管束数,J/(m·s·K);外框内壁以内的面积。空气通过迎风面的速度简称2ri———管内流体结垢热阻,(m·s·K)/J;2为迎面风速。当空气为标准状态时(20℃,101325Parp———翅片管热阻,(m·s·K)/J。=1atm),迎风面的速度为标准迎面风速VNF。一式中计算参数均以光管外表面积为基准。般VNF可选择在1.4～.4m/s之间。这主
6、要是因为在工程计算中,r0一般可以忽略不计,或按迎面风速如果太低,影响传热效果,而使传热面积增0.00017考虑,在易受污染的场所,可采用大;太高则增加空气压力降,致使风机功率消耗增0.00034～0.0006;rp当低翅片管时可考虑采用加。0.000125～0.00015,高翅片管时可考虑采用0.000176。当采用引风式空冷器时,抽出的空气温度较高,对于缠绕式翅片管,式(1)的分母中,还包为了节省动力,宁可采用较低迎面风速而使空冷器2括一项翅片与管子之间的间隙热阻rg〔(m·s·传热面积增大。当采用鼓风式空冷器时,推荐的迎K)/J〕。间隙热阻与操作温度、介质传热性
7、能、面风速与其有关数值见表1。两种金属接触面的粗糙程度、翅片与管子的几何尺表1推荐的标准迎面风速值及对应的面积比寸、缠绕翅片时的工作状况等因素有关,计算时需管排数用试差法反复计算。在不使用计算机计算时,可考项目翅片种类246810虑将空气膜传热系数h0乘以0.8～0.9,作为考虑[2]迎面风速VNF/间隙热阻的补偿系数。3.152.82.52.32.15m·s-1b.管外空气膜传热系数面积比(A0/在工程上广泛应用的空冷器,一般是空气横向高翅片2.535.067.6010.1012.63AF)/2-2低翅片2.905.808.7411.6014.50
