空气冷却器及其强化传热翅片管型.pdf

《空气冷却器及其强化传热翅片管型.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、552化工机械2012年空气冷却器及其强化传热翅片管型4曲燕”仇性启王丽飞(中国石油大学(华东)化学工程学院)摘要对于式、湿式以及干湿联合式空气冷却器的换热特点、常用的翅片管结构、三维翅片等强化传热翅型以及空气冷却器翅片管的加工工艺、选材等方面进行了综述研究。采用套片式加工工艺的条缝型错置带状三维翅片和采用无屑加工方法成形的锯齿翅片，在较低空气流速下具有较高的传热因子和摩擦因子比，是提高空气冷却器空气侧换热的高效翅片管型，为石化行业空气冷却器翅片管的改造提供参考。关键词空气冷却器翅片管三维翅片强化传热中图分类号TQ051．5文献标识码A

2、文章编号0254-6094(2012)05m552m6空气冷却器是采用空气为冷却介质，对管内高温流体进行冷却或冷凝的设备。为了解决工业用水大幅增加造成供水不足、避免由于冷却设备泄漏造成对水体的污染，出于节能和环保的考虑，也因为空冷器设计的经济性大为提高，从20世纪30年代起，空气冷却器逐渐代替传统的水冷却器，广泛应用于炼油厂、石化厂及发电厂。空冷器不仅维护费用低，且与水冷系统相比，不存在结垢问题，具有更长的使用寿命。1空冷器的分类及其换热特点空冷器按使用场合不同，可分为电厂空冷器和石化空冷器。按冷却方式，可分为干式、湿式、以及干一湿联合

3、式空冷器。湿式空冷器根据喷水方式，可分为表面蒸发型、增湿型和喷淋型3种，在石化工业中以后两种为主¨1。表面蒸发式空冷器是一种利用管外水膜蒸发来强化传热、由光管组成的空冷装置。增湿型湿式空冷器只适用于相对湿度低于50％的干燥、炎热地区，因为干空气相对湿度越小，增湿后降温越多，冷却效果越显著。喷淋型湿式空冷器是直接在翅片管束上喷雾状水，利用水分蒸发的潜热交换和空气被增湿降温来强化传热，同时，水雾的存在可使空冷器入口空气温度接近环境湿球温度，提高了传热平均温差，在3％喷淋量下换热系数可比干式空冷器提高2～4倍。总之，相较于于式空冷器，在炎热的

4、夏季，环境气温较高时，应用湿式空冷器更为有利。但是，湿式空冷器在管内流体温度超过70℃时，就极易结垢，且管外空气阻力损失较大，约为干式空冷的1．4倍。管束面积不能太大，故单元装置的相对面积较小，价格相对较高。干式空冷器仅依靠空气温升的显热方式来交换热量，靠翅片管和风机强制循环强化传热。操作简单，使用方便，但由于其冷却温度取决于空气的干球温度，所以一般只能把管内热流体冷却到高于环境温度15～20℃’21。因此，对于我国南方湿热地区，湿式空冷器蒸发效果不好，一般主要用干式空冷器。从热量传递角度讲，空气的比热仅为水的比热的1／4，空气的密度也

5、远小于水的密度，因此，若传递相同的热量，冷却介质温升相同，所需要的空气量将是水的4倍，相比于水冷却器，干式空冷器的体积是很大的。最关键的是，空气侧的换热系数很低，约为50～60w／(m2·℃)，导致光管空冷器的总传热系数很低，较水冷却器的传热系数约低10～30倍，为抵消空气侧换热系数较低的影响，空冷器一般均采用扩展表面的翅片+中国石油大学(华东)自主创新科研计划项目资助(27R1204024A)。一曲燕，女，1980年t月生，副教授。山东省青岛市，266555。第39卷第5期化工机械553管，其翅化比大致为10—24倍。也有采用板式传热

6、元件的板式空冷器，因为板片形成的流道断面形状沿流动方向不断变化，增强了扰动，在低雷诺数下具有高的传热效率和低的压降，特别适用于石化行业大型装置(如大型乙烯成套设备等)的空冷器，但是由于板式空冷器的流道狭窄，在我国北方寒冷的冬季，容易引起流道内被冷却介质凝结而堵塞流道，并且易结垢从而堵塞流道，又由于加工工艺多为全焊式结构，局部损坏或堵塞时，必须整台更换空冷器，造成很大浪费一-。所以，翅片管仍然是空冷器的主流传热元件，空冷器的本质可以看为是空气一热媒的管翅式换热器，强化空气冷却器传热性能的关键是研制低接触热阻、高传热效能和流动阻力小的翅片管

7、。当换热器内部为压力较高的流体时，管外加肋，就相当于用不承压的廉价肋片取代承压的优质管材，经济效果显著。干一湿联合式空冷器，就是将干式空冷器与纱拿凝水湿式空冷器组合集成。组合的一般原则是，在工艺流体高温区用干式空冷器，起气体冷凝的作用；在低温区使用湿式空冷器，起冷凝液冷却的作用。总之，选择哪种形式的空冷器，要根据当地的大气温度、风速及相对湿度等环境气候条件，结合介质最终冷却温度等换热工艺要求，并兼顾经济性，进行综合考量确定。2翅片管及其强化传热翅型翅片管由基管和翅片构成，按基管的形状分类，主要有圆翅片管、扁平翅片管(图la—c)、椭圆翅

8、片管(图ld、e)”’。图lb、c在轧制铝管的基础上分别通过钎焊翅片和在厚壁管上切片成翅，主要用在汽车空调蒸发器和冷却器上，随着汽车钎焊铝制造工艺的发展，这类翅片管轧制和钎焊的制造成本大幅降低"1。图le所