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发布时间:2021-3-15

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冷却器工作原理及设计优化

冷却器简称为空冷器,也可以叫空冷式换热器,它以环境空气作为换热介质,依靠翅片管作为强化管外空气的传热能力,在热传导的作用下,管内介质的热能会传递到翅片端,再通过风机强制流通,让空气横掠翅片管管束带走热量,达到冷却冷凝管内介质的目的。在炼油,化工,现代过程工艺中是非常重要的过程设备。其换热能力的高低直接制约其它产能,所以其研究开发一直很受重视,一般都是从设计,制造结构上去改善其传热机理。
本文就简单的干式空冷器为例,暂不设计湿空冷和干湿联合空冷器。优化一般从三方面去考虑;
1;翅片类型的选择
由于不同工艺条件许用的材质不同,可选的翅片类型,其换热性能差异很大。同样的翅片管束,换热面积可以相差30-50%左右,以钢铝复合翅片管为例,采用25*2.5-57/2.3/0.3的翅片管,其换热面积可以达到1.65平方/米,而25*2.5/50/3.0/0.35的钢铝复合翅片管,换热面积才1.09平方。当管内膜传热系数与管外膜传热西施差距较大的时候,就应该考虑高翅片的类型。某些场合,可以采用亲水铝箔的铜管串片的翅片形式,其单位的换热面积更大,传热能力更高。用这样的翅片做成的冷却器具有高性价比也就不奇怪了。
2;合理的传热面积计算和定制条件
每一个工况条件都不一样,同样的操作工艺使用地点的不同,受大气候影响的条件也不一样。大家提倡非标定制,以满足最合理的换热需求,满足当地最恶劣的工作环境下设备性能依旧可以达标为基准。目前很多用户采用标准系列,这也不是不可以,但如果设备参数远大于设计要求就不可取了。比如,一台800平方的冷却器就可以达到各项指标要求,非得采用2000平方的空冷器。设备投资太大不说,平时运行成本也是个极大的浪费,经年累月的合计运行成本过高对于企业来说也是很大的负担。
3;性能结构
已知冷却器的主要动力损耗在风机的耗电及泵送系统,那么在满足工艺条件风量要求允许的情况下,应尽量采用较低的风压。从风机的运作要求来讲,大流量高风压势必会消耗更多的电力,所以合理选择风机风量与风压的关系,对于冷却器也来说,也是非常重要的。管内介质也是一样,首先应该满足管内介质一直处于一种旺盛湍流的情况,让雷诺数处于一个合理的水平,提高翅片管的传热能力,使冷却器的换热性能可以一直优异的发挥。多年设计结果表明,其实冷却器管内介质流通产生的压力损失并不是一个很大的问题,完全可以通过各种方法来降低。但是,很多企业在设计冷却器的时候,却忽略了进出口管道通径的合理性,水侧压力损失在此消耗的比较多。通过调整合理的管道法兰口径可以解决这个问题。
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