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常見的幾種空冷器的結構及原理介紹

瀏覽:410 次 更新時間:2021-12-22

空冷器是一種常見的冷凝換熱設備,具有結構簡單、操作壓力低、節能、節水 的特點。對常規空冷式換熱器、板式空冷器、復合型蒸發式空冷器等三種常見空冷器的基本 結構、工作原理、特性進行介紹。
空冷器有多種分類方法。按管束布置方式分 為四類:水平式、立式、圓環式、斜頂式空冷 器;按空氣的通風方式分有三類:自然通風式、 引風式、鼓風式空冷器;按冷卻方式分有三類: 濕式、干式、干濕聯合式空冷器。
以下對三種常見空冷器的工作原理、結構及 特性進行介紹,分別是常規空冷式換熱器、板式空冷器、復合型蒸發式空冷器。

常規空冷式換熱器
常規空冷式換熱器是利用環境中的低溫位空氣與高溫位介質進行換熱,達到降低介質溫度或使氣態介質冷凝的目的。熱流體由物料管線流經換熱管束進行冷卻,在排出管匯集并排出??諝庾鳛槔鋮s劑由安裝在管束下方的軸流式通風機向上吹過管束間隙,用于使管內介質冷卻或冷凝。
空冷器管束主要由翅片管構成,翅片管可分為橫向、縱向兩大類。
常規空冷式換熱器具有突出的節能、環保特點。它將空氣作為冷卻介質,用于高溫介質的冷凝換熱,與水冷器相比是一種顯著的節能設備。此類設備的使用可以大幅降低冷卻水用量,亦可 避免水污染問題。

板式空冷器
板式空冷器也是常用的冷凝冷卻設備,它結合了板式換熱器、空冷式換熱器的換熱原理,其結構及性能也綜合了這兩種設備高效、節能的優點。
以板式空冷器中常見的LBK板式空冷器為例。板式空冷器內熱介質在管板中自上向下流動。噴淋裝置用軟化水對空氣進行噴淋增濕,使空氣降溫,再由引風機帶動空氣通過換熱板間通道橫穿板束,與板內熱介質形成交叉對流換熱,達到冷卻的效果。
換熱板束是板式空冷器的傳熱單元結構。換熱板具有波紋紋理和觸點,不僅增加了單板換熱面積,而且使流體在板束內部形成三維網狀復雜流,達到提高傳熱效率的效果。在同等熱交換量的情況下,板式空冷器體積更小、重量更輕。板式空冷器常用的換熱板束采用LT型板結構。該結構具有壓降低、流通面積大的特點,并且可進行機械清洗。但由于板式空冷器采用的是全焊式板束結構,不可拆卸,一旦板束內局部發生堵塞或損壞,只能將整臺空冷器進行更換。
板式空冷器屬于濕式空冷的一種,噴淋水的蒸發及空氣增濕使管外膜傳熱系數大大提高,約為干空冷的2倍。同時設計氣溫降低,使對數平均溫差增大,所需傳熱面積較干式空冷小得多。但濕式空冷器較干式空冷器存在傳熱部件易結垢的問題。
板式空冷器具有以下特點:
1、節能效果顯著。板式空冷器換熱板束單板換熱面積大,傳熱效率高。另外換熱板之間介質的流通面積大,管系壓降減小。這兩點使得板式空冷器節能效果顯著。
2、板式空冷器的換熱板束可以進行機械 清洗。
3、在相同換熱任務情況下,板式空冷器比常規空冷器體積更小、重量更輕。
4、在濕式空冷情況下傳熱部件易結垢,當板式空冷器采用全焊式板束時,一旦局部損壞或堵塞,換熱板束不可拆卸,需要更換整臺空冷器, 會因此造成設備浪費。

復合型蒸發式空冷器
在煉油化工生產過程中的冷卻、冷凝工段廣泛應用的另一類空冷器類型是復合型蒸發式空冷器。復合型蒸發式空冷器是一種較新型的冷凝換熱設備,將空冷、水冷、蒸發三種冷卻方式進行 組合,并優化提高換熱效率。復合型蒸發式空冷器同時應用了潛熱、顯熱換熱機理,其優點體現在顯著的節能與節水性能。復合型蒸發式空冷器 具有系統壓降低、綜合效率高等優點,并且在減少空冷器蒸發段結垢,防“白霧”方面效果顯著。
一臺復合型蒸發式空冷器主要由以下幾部分構成:風機、翅片預冷器、收水器、分水裝置、冷凝管束、集水箱、循環水泵等。高溫介質經液體進口管線進入翅片預冷器,從下部盤管段經過并排出的低溫濕空氣在軸流風機的作用下流經翅片預冷器,利用大溫差對高溫介質進行冷卻,使高溫介質通過翅片預冷器后溫度有所降低。經過翅片管段預冷的高溫介質繼續流入復合型蒸發式空冷器主體結構內部的 冷凝管束。冷凝管束上部有分水裝置對管束外表面進行噴淋,在冷凝管束外表面形成水膜,空氣在軸流風機作用下流經冷凝管束間隙,管束外表面水膜蒸發吸收熱量,從而強化了管外傳熱效果,總傳熱效率得到提高。
復合型蒸發式空冷器的特點主要有:
1、設備投資較空冷器串聯水冷器的方案有所降低。在采用復合型蒸發式空冷器后,不需要再串聯水冷器。
2、能有效減少設備蒸發段管線的結垢,并能 消除“白霧”。高效脫水器及翅片預冷器的配合使用,能消除“白霧”現象,且高溫工質在空冷段被預冷后可大大減緩蒸發段結垢現象。
3、節能效果顯著。復合型蒸發式空冷器冷凝 管束的合理布管方式,能減少復合型蒸發式空冷器內部冷凝介質的流動阻力損失,從而使裝置管系的壓降減小,提高節能效果。

4、設備傳熱效率高。采用復合型蒸發式空冷 器經翅片預冷器和冷凝管束對高溫介質進行雙段降溫,介質冷卻溫度能夠逼近濕球溫度,介質的工作范圍也能得到擴展。

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