空冷器工艺探讨

于洋

摘 要：空气与水相比，其优点人人可见，资源充足、随处可取、随时可用、低腐蚀性、不需费用等等，由于空气的这些优点，在水资源日渐匮乏的今天，空冷器取代水冷器已经成为必然趋势。文章将对空冷器的工艺设计做简要介绍，以帮助读者对空冷器有一个初步的了解和认知。

关键词：凝汽器；空冷凝汽器；空冷器

前言

倡导节能以及使用绿色能源，已经成为当今社会的主题，随着人口和建筑面积的增长，我国水资源紧缺的问题也随之加重，各个行业如何采取有效的手段进行节水，是当前亟待解决的问题。

1 空冷器简介

空冷器由于其冷却介质的特点，使其成为当今节约水资源、保护自然环境少受破坏的重要手段。近年来，空冷器在发电行业、化工行业、冶炼行业都得到了广泛的使用。下图1即为空冷器的基本结构。

由图可见，空冷器是由管束、百叶窗、构架、风箱、风机以及梯子、平台等附件构成。其中，管束是由管箱、翅片管、换热管、支架梁等构成。

2 空冷器的工艺设计

2.1 管束的工艺设计

空冷器的管束在工艺设计上要符合以下要求：①为可整体安装与拆卸，以益于后期的保养及维护，管束要设计成独立的结构；②要设计有预防翅片管束热胀的对策；③管束在构架上的横向位置，要么保证两边各有六毫米的移动量，要么保证其中一边有十二毫米的移动量；④位于最下面一排的翅片管束，要设计有支持梁，并且要与管束侧量相固定；⑤单管程管束的翅片管束要设计成向出口方向倾斜，多管程的不需设计倾斜；⑥管束中导致空气旁流的大于十毫米的间隙，要设计有挡风件，并要固定。

2.2 风机的工艺设计

由于风机在空冷器传导热量中起着重要的作用，因此，风机性能的好坏决定着空冷器性能的好坏。空冷器实际工作中是需大风量、低压力，所以在风机的选择上一般使用低压轴流风机，轴流风机的结构包络叶轮、传动装置、驱动装置、风圈、防护网和支架等。自动调角风机还有一套复杂的自调装置。

空冷器的风机在运行上有两种模式：鼓风式和引风式，在工艺设计上要满足以下基本要求：①风机的叶片要具有互换性；②风机轴承的额定寿命要大于五万时，并且风机轴承要密封；③风机的叶尖速度要小于62米每秒；④轮毂上要设计有防空气倒流的装置；⑤风机对管排中心线的扩散角要小于等于45度。

2.3 翅片管的工艺设计

翅片管是空冷器的核心部件，对空冷器的冷凝效果起决定性作用。翅片管的种类有很多，至少会有几十种，但是常被使用的只有单排管、L型及双L型翅片管、镶嵌式翅片管、滚花型翅片管、椭圆管套矩形翅片管、板片式翅片管几种。

空冷器的翅片管在工艺设计上有如下要求：①传热性、耐热性、抗腐蚀性要好；②抗热冲击力性要好；③要有较强的管内耐压能力；④较小的空气侧阻力；⑤良好的抗机械振动能力；⑥要便于清理，有较低的生产成本和维护费用。翅片管基管管壁在各压力下应满足的厚度，见下表1；

2.4 管排数与管程数的工艺设计

科学合理的设计管排数可以降低空冷器的投资和操作成本，提高经济性。排管数的增加，将使换热面积增加，当管束换热面积一定时，制造费用随管排束的增加而降低，但是当管排数增加时，管束空气阻力和风机消耗功率也会随着增加，最后导致空冷器费用增加。所以，在实际设计中，管排数的选择是需要综合各方面的因素而确定，当换热面积小时，可用较少的管排数；当可用占地面积较小时，可增加管排数。另外，通常采用增加管束长度的方式来减少管排数。对于管排数的选择，可参考下表2。

管程数的选择取决于管内介质的流速和压降。如果管程数较多，在增加管内流速和内膜导热系数的同时管内阻力也会跟着增加；相反，如果管程数较少，管内换热系数和压降都随之降低。所以，管程数的选择要综合考虑管内介质流速、内膜导热系数以及管内阻力等实际要求，要依据工艺设计的具体需求详细分析。

2.5 空冷器工艺设计中其它要求

（1）当被送去空冷器的冷凝物质是气液两相流时，管线设计必须要对称，以符合气液两相流对管线的要求，确保气液能够被均匀的分布到各个管束。（2）当空冷器管口数量小于四时，空冷器进出口管线使用同程式布置；当集合管的管口为4 - 6 个时，从集合管中间进料；出口管也同样设计；当管口数量大于六时，6个管口设计成一个集合管，确保流量被均匀分配。（3）集合管的截面积应按与其联接的各支管截面积之和的1.5 倍考虑。（4）当使用阀门来调节流入空冷器的流量时，管线可以不用对称布置，但是管内要有足够的压降，并要采用旋塞或碟阀来调节流量。在确保流量被均匀分配上，阀门控制的效果远不及管线对称布置可靠，因此除非必须，尽量不选用阀门调节流量的分配。（5）空冷器进出口管线上一般不设置切断阀。（6）在严寒气温环境下，为防止工艺介质由于低温被冻结，可以在风机的进风口加设加热排管，也可以采用部分循环风的方式避免介质被冻结，也就是要控制一定数量的排出热空气再次进入空冷器的进风口。

3 结束语

在工业上冷却的方式有两种，水冷和空冷，水冷需要配备一套冷却水循环系统，不仅增加了投产成本还增加维护成本，设备运行中能源的消耗直接影响到企业的产品成本。空冷器较之水冷具有节约水资源、节省投资成本及维护成本、降低环境破坏和污染等优点，在大力提倡绿色、经济、节能、环保的今天，空冷器的使用会越来越被推崇。因此，在实际工艺设计中要综合各种因素，全面考虑，以设计出更为经济、合理、适用的空冷器，确保能源的节约和经济的增长。

参考文献

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