空冷器基本知识介绍

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空气冷却器也叫翅片风机，简称为空冷器，是石油化工和油气加工生产中作为冷凝和冷却应用最多的一种换热设备，一般由管束、管箱、风机、百叶窗和构架等主要部分组成。它以环境空气作为冷却介质，横掠翅片管外，使管内高温工艺流体得到冷却或冷凝。本文主要介绍了空冷器的基本知识：型号、类型、结构型式及其应用等，内容详实，图例丰富，论述充分，逻辑清晰，欢迎相关用户下载参考和使用。 空冷器基本知识在石油化工生产中，工艺介质的冷却通常用水冷器，用得最多的冷却器是空冷器。现将空冷器的基本知识简介如下：一、空冷器型号的意义1.管束型号的解释管程数及法兰密封面型式：S光洁面；b凹凸面；c榫槽面；d梯形槽翅化比/翅片管型式设计压力(MPa)及管箱型式S丝堵型；L法兰型；Q全焊型；J集合管型光管换热面积(㎡)翅片管排数管束公称尺寸：长×宽（m）管束放置方式：P水平式；X斜式；SL湿立失；SLX湿立斜式；XT斜顶式

1例：P9＊3－4－13－1.575－23。4/GJ－Ⅱa表示：水平式管束长9m，宽3m，4　排翅片管，光管面积为130m2，设计压力为1.57Mpa,丝堵型管箱，翅化比23.4GJ型翅片管，二管程，光滑面密封。1.构架型号的解释风机直径×102mm/数量A：构架开式；B：闭式构架公称尺寸：长×宽（m）构架型式：JP水平式；JXT斜顶式；JS湿立式；JSL干、湿联合式；JSLX湿立斜失例：JP9＊6B－36/2表示：水平式构架，公称尺寸为9m,宽6m,闭式，风机直径3600mm，风机2台。2.风机型号的解释电机功率（kw）风机转动方式：ａ～k

2风机叶片数叶片型式：B标准型；C加宽型；W宽型叶片直径：×102mm风量调节方式：SF停机手调式；BF半自调式；ZF自动调节式通风方式G鼓风式；Y引风式例：G－SF36B4－K22鼓风式，停机手调式风机，叶轮直径3600mm，B型时片，4叶，K式行动，电机功率22KW。1.百叶窗型号的解释公称尺寸（长×宽）（m）百叶窗C调节型式：S手调；Z自调例：SC6＊3手动调节百叶窗，公称尺寸长6m,宽3m。2.喷水装置型号的解释

3喷水装置代号及公称尺寸（m）例：PS6＊3表示：喷水装置公称尺寸：长6m,宽3m.1.全套“空气冷却器”型号喷水装置型号/台数（干空冷无此单元）百叶窗型号/台数构架型号/台数风机型号/台数管束型号/台数通风方式：引风Y；鼓风G例：　　　　表示：a.鼓风式。a.水平式管束9＊3（m）1片　　　　　　　9＊2（m）1片

4a.B型叶片4叶，手调风机，直径3.6m/2台b.水平式构架9＊5（m）1套c.手动百叶窗9＊3（m）1片9＊2（m）1片。一、空冷器的类型1.基本部件空冷器一般由管束、百叶窗、冷却用轴流风机、管箱以及构架等部件组成。详见图2.4.12。图2.4.12空气冷却器基本结构2.分类空冷器通常按以下几种形式进行分类：(1)按管束布置方式分为：立式、水平式、圆环式、斜顶式（人字式）、V字式、之字式以及多边形等式，如图2.4.13所示。

5(1)按通风方式分为：鼓风式、引风式和自然通风式。如图2.4.14所示。

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7不同方式或型式根据工艺要求可以单独使用，也可采用几种型式进行是优组合联合使用。一、结构型式及其应用1.管束布置型式管束布置型式虽有多种，但在炼油厂和石油化工厂中应用最多的是水平式，其次是斜顶式、立式和圆环式。水平式空冷器　　管束为水平放置，但作冷凝器时，为防止冷凝液停留在管中，管子应有3°或1％的倾斜。百叶窗置于管束上方，风机置于（鼓风）或上方（引风），见图2.4.13（a），（b）。特点是：管子清晰、整齐，适于多单元组合；传热面积、管束长度不受限制；造价比斜顶式大约低0.5％；管内热流体和管外空气分布比较均匀。新建的大型炼油厂一般都倾向采用此种型式。2.通风方式

8采用何种通风方式，乃是空冷器设计者首先考虑的问题。从空冷器的发展史上看，最早的空冷器是靠自然通风，也称无风机空冷器。它的最大优点是不消耗动力、无噪声，但热负荷小，散热效率低。目前在石油化工业用的主要是鼓风式和引风式两种。(1)鼓风式空冷器优点：²风机和传动机构不与热空气接触，结构材料可不考虑温度的影响，使用寿命较长；²结构简单，便于维护保养；²比较容易设置多个空冷器单元。缺点：²气流经过底排管束的速度大，压力损失大，虽然可以强化传热，但气流分布不均匀。²管束暴露于大气中，翅片管易被雪、雨侵袭而损伤、弄脏或腐蚀；²在特殊气侯条件下，（如暴风雨，冰雹等）管内热流体的出口温度不易得到精确控制，操作波动大；²热空气离开管束时，流速较低，有可能产生热风再循环现象。(2)引风式空冷器优点：²风扇和风筒对管束有屏蔽作用，能减少暴风雨及烈日对管束的直接影响，有利于温度的控制；²经风机排出的热风流速较高，约为入速度的2.5倍，故热风再循环的可能性大为减少；

9²进入管束的气流分布较均匀，空气压降稍有降低；²风筒具有一定的吸风作用，能促进空气进行自然对流，因而可减少动力消耗；²因为风机安装位置较高，所以平台处噪声较低，如中心走廊处的噪声比鼓风式的约低3分贝（A）左右；²占地面积小，因为管束下面的走廊可安装其他设备，如管线、泵等。缺点²风机位于管束之上，受热空气作用，叶片和轴承需要有较好的耐热性能，一般要求风机出口温度不超过120℃；²为防止空载时的超负荷，风机要有一定的余量［2］；²风机及传动机构的维修保养较为麻烦1.冷却方式(1)干式空冷器　　就是常规空冷器，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，其接近温差（热流出口温度－冷流入口温度）高于15－20℃才经济，所以不能把管内热流体冷却到环境温度。(2)湿式空冷器　为了弥补干空冷的缺点，出现了湿式空泠。湿式空冷器综合了空冷和水冷的优点。

10湿空冷器根据喷水方式基本上可分为增湿型、蒸发喷淋型和湿面型三种。在石油化工厂应用，以前两种为主。一般都可把热液化出口温度冷却到接近甚至稍低于环境温度。²喷淋蒸发型湿式空冷器这种空冷器是直接在管束上喷雾状水，由于水的蒸发和空气被增湿降温而强化传热。它同时兼有增湿空冷器的优点。²湿面式空冷器湿面空冷器是光管组成的一种空冷装置,它可以把内流体温度降到大气温度，并可避免管子腐蚀，在经济和效能方面也优于干式空冷器。湿面空冷器的管束是由水平的或稍微倾斜的光管组成，呈三角形排列。根据管内流体的要求，可用单程或多程。由于空气总是从管束上面向下流动，所以管内流体最好自下而上流动，以便逆流换热。湿面空冷器的投资和占地面积均比列管式换热器少，动能消耗约少1/3左右。(2)干、湿联合空冷器所谓干湿联合空冷器，就是将干空冷器和湿空冷器组合成一体，由于组合方法的不同，结构形式也有多种变化，但其组合的原则基本相同，一般在工艺流体的高温区域用干空冷器，在低温区域用湿空冷器，即干空冷器起气体冷凝的作用，湿空冷器起冷凝液过冷的作用。²立放管束联合　如图2.4.15所示。这种结构的管束立放，喷水

11系统介于两管束之间，热流体先经过干空冷器，经冷却后再进入湿空冷器继续过冷、由于干、湿空冷器并列，所以结构紧凑，但热流体的流向不太理想，管内阻力降大。²横放管束联合　如图2.4.16所示。这种结构为管束横放，喷水系统亦介于两管束之间，热流体首先进入由增湿空气冷却的干空冷器，然后再进入湿空冷器继续过冷。喷水方向与空气流动方向相反。结构紧凑，占地面积小。上述两种结构都采用回转喷嘴，适用热负荷较小的装置。

124.风机型式：项目类别说明（1）运行方式（1）鼓风式（2）引风式空气先经过风机再至管束空气先经过管束再至风机（2）调节方式（1）调角方式（2）调速方式停机手调，运转中手调，运转中以压缩空气遥控或以仪表自控运转中遥控或以仪表自控（3）联接方式（1）直接传动（2）齿轮传动（3）皮带轮传动效率最高，适用于调速控制风机运动可靠，效率较高，构造较复杂，噪声较大效率略低，构造较简单，噪声忽略不计，但皮带需更换一、空冷器的主要构造部件(1)整体型式空冷器的整体型式有干式、湿式和干－湿联合式三类。

13图2.4.17空冷器整体型式图

14(1)管束空冷器的管束都是用翅片管，翅片管分为低翅片管和高翅片管两大类。(2)管箱的种类有丝堵式管箱、法兰式管箱、全焊接式管箱、集管式管箱四种类型。(3)构架²水平式构架：分为鼓风式水平构架和引风式水平构架。²斜顶式构架。²湿式构架。²干－湿联合式构架。一、传热方程热负荷的计算，是根据热流式况作热平衡计算，得出该过程所需要的冷却热负荷量，但是可以考虑留有10％左右的余量。1.冷却过程的热负荷气体、液体或气液混相冷却过程的热负荷计算如下：QR=Wi[yi（Hg1-Hg2）+（1-y1）*（HL1-HL2）]式中：QR—热流冷却的热负荷，w；Wi—管内介质重量流率，Kg/时；Hg1、Hg2—气相进出口热焓，kj/kgHL1、HL2—液相进出口热焓，kj/kg

15Y1—进口处气相分率，重%。1.冷凝冷却过程的热负荷QR=Wi[yi（（1-y1）HL1+y1Hg1）-（1-y2）HL2-y2Hg2]]式中：y2—出口处气相分率，重%。