培训课件设备基本知识-空冷器

二、普通空冷器介绍
1.空冷器基本部件 2.空冷器分类 3.结构型式 4.普通空冷器型号的表示方法

1.空冷器的基本部件
空冷器主要由管束、风机、构架及百叶窗所组成
管束：由管箱、翅片管和框架的组合件组成。需要冷却或 冷凝的流体在管内通过，空气在管外横掠流过翅片管束， 对热流体进行冷却或冷凝换热； 轴流风机：一个或几个为一组的轴流风机，驱使空气的流 动； 构 架：空气冷却器管束及风机的支撑部件；
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设备基本知识—空冷器
一、概述

1. 空冷器的概况 2. 空冷方式与水冷方式的优缺点比较
1. 空冷器的概况


空冷式换热器，简称空冷器，它是以环境空气作为冷却 介质，依靠翅片管扩展传热面积强化管外传热，靠空气横掠 翅片管管束后的空气温升带走管内热负荷，达到冷凝、冷却 管内热流体的目的。 在炼油厂和石油化工厂的冷换设备中，空气冷却器成为 不可或缺的一类设备。其应用范围包含了塔顶油气冷凝到汽 油、柴油冷却的各种不同工况。在化学工业、电力、冶金等 行业，空气冷却器也有着广泛的应用。
2） 风机
b）鼓风式： 空气先经过风机再至管束。 ● 鼓风式风机的优点有： 1.易于产生湍流，对传热有利。 2.操作费用较低。 3.可以从上部检修管束，操作方便。 ● 缺点有： 1.气流分布不均匀。 2.管束上部敞开容易受日光和雨水的影响。

b、通风方式







（2）引风式空冷器：管束置于风机吸风侧的空冷器． 优点： a、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，有利于温度控制． b、经风机排出的热风流速较高，热风再循环的可能性大为减少． c、进入管束的气流分布较均匀，空气压降稍有降低． d 、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． e、因为风机安装位置较高，所以平台处噪声较低． f、占地面积小，因为管束下面的走廊可安装其它设备，如管线、泵等． 缺点： a、风机位于管束之上，直接受热空气作用，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℃． b、为防止风机空载时的超负荷，风机要有一定余量． c、风机及传动机构的维修保养较为麻烦， 从总的情况看，目前国外应用情况大约是：引风式占60%、鼓风式占 40%。
水冷与空冷相比的优点
水冷的优点 1．水冷通常能使工艺流体冷 却到低于空气温度 2 ～ 3℃， 且循环水在水塔中可被冷却 到接近环境湿球温度； 2．水冷对环境温度变化不敏 感； 3．水冷器结构紧凑，其冷却 面积比空冷器冷却面积要大 的多； 4．水冷器可以设置在其他设 备之间，如管线下面； 5．用一般列管式换热器即可 满足要求； 6．无噪声。
3.空冷器的结构型式
空冷器的基本类型： 1）水平式的结构型式 2）直立式结构型式 3）斜置式的结构型式
水平引风式
水平鼓风式
3.空冷器的结构型式
结构形式 适用场合及特点 优缺点
适用于任何场合。管束水平放置， 为了防止冷凝液停留在管中，管 优点是： 水平鼓风式 子应有3°或1％的倾斜。鼓风式 结构简单，安装方便， 风机叶轮是水平放置，置于管束 管内热流体和管外空 下方，进入叶片的是冷空气。 气分布比较均匀。 缺点是： 占地面积比较大，管 引风式风机叶轮是水平放置，置 内流动阻力较斜顶式 水平引风式 于管束上方，进入叶片的是热空 大。 气。
c、冷却方式



空冷器按冷却方式分为：干式空冷器、湿式空冷器、干湿联合式空冷器、 两侧喷淋联合空冷器； （1）干式空冷器 干式空冷器就是常规空冷器，它是以环境空气作为冷却介质，依靠翅片管 扩展传热面积来强化管外传热，借空气横掠翅片管后的空气温升带走热量， 达到冷却、冷凝管内热流体的目的。其特点是操作简单，使用方便；但其 管内热流体出口温度取决于空气干球温度，一般以不低于55～65℃为宜， 而且热流体出口温度与设计气温之差不低于15～20℃，否则不经济。 （2）湿式空冷器 为弥补干空冷的缺点，出现了湿式空冷器。湿式空冷器根据其喷水方式可 分为增湿型和喷淋型两种． （3）干湿联合式空冷器 干湿联合式空冷器就是将干空冷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。一般在工艺流体的高温区域用干空冷，在 低温区域用湿空冷。其结构、操作均较复杂。
a、管束布置方式
空冷器按管束布置方式分为：水平式、斜顶式、立式等． （ 1 ）水平式空冷器：管束为水平布置，其特点是管子布置 清晰、整齐，适于多单元组合，传热面积、管束长度不受限 制，管内热流体和管外空气分布比较均匀，结构简单，安装 方便，是炼油厂和石油化工厂中应用最多的空冷器，但其占 地面积较大、管内压降较大。 （2 ）斜顶式空冷器：管束斜放呈人字形，夹角一般在 60℃ 左右，风机置于管束下方空间的中央。其特点是占地面积小 （比水平式少40～50%），结构紧凑、管内压降较小，但管 内介质和管外空气分布不够均匀，热空气容易形成较严重的 热风循环，结构复杂，成本也较高，一般多用作炼厂减压塔 顶冷凝器，与立式管束配合用于干、湿联合空冷。 （ 3 ）立式空冷器：管束立放，其特点是结构紧凑、占地面 积小，但管束中空气分布不均匀，易受外界自然风的干扰， 结构复杂，多用于湿空冷和干湿联合空冷。
2.空冷方式与水冷方式 的优缺点比较
1）空冷与水冷优点的比较 空冷的最大优点就是操作费用低，节约用水，对环境没有污 染，但占地面积大，投资多，有时使用受到限制；水冷的最 大优点是结构紧凑、安装费用低，但操作费用高，对环境污 染严重。 2）空冷器与节能的关系 空冷器一般是把高温工艺介质的热量散入大气中（空冷预热 器类型除外），无助于节能，但从冷却观点看，空冷器比水 冷器耗用动力要少的多，有助于节能，是节能设备。 实践证明空冷器不仅可以节约大量用水，防止对环境的污染， 而且维护费用低，还较安全可靠，与水冷相比，还具有更长 的使用寿命，因此发展空冷器技术和设备即是节水、保护环 境的要求，也是节能的要求。

b、通风方式
空冷器按通风方式分为：鼓风式、引风式、自然通风 式． （1）鼓风式空冷器：管束置于风机排风侧的空冷器． 优点： a、风机和驱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． b、结构简单、便于维护保养． c、比较容易放置多个空冷器单元． 缺点： a、空气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． b、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． c、在特殊气候条件下（如暴风雨、冰雹等）管内热流体 的出口温度不易精确控制，操作波动大． d、热空气离开管束时，流速较低，有可能产生热风再循 环现象．
则其刚度下降。另外结 构略微复杂。
结构紧凑，占地面积小。 管内热流体阻力较水平 式小。 缺点是：
3.空冷器的结构型式
3）斜置式的结构型式
风机为引风式
风机为鼓风式
3.空冷器的结构型式
结构形式 适用场合及特点 优缺点
适用于任何场合。鼓风式风机叶
斜顶鼓风式 轮是水平放置，置于管束下方， 进入叶片的是冷空气。

空冷与水冷相比的优点
空冷的优点



水冷的缺点 1．对环境污染严重; 1 ．对环境没有热污染和化学污染； 2 ．冷却水往往受水源限制，需 2 ．空气可随意取得，不需任何辅 设置管线和泵站等设施； 助设备和 费用； 3 ．特别对较大的厂，选厂址时 必须考虑有充足的水源； 3．选厂址不受限制； 4 ．空气腐蚀性小，不需要除垢和 4 ．水腐蚀性强，需要进行处理， 以防结垢和脏物的淤积； 清洗，使用寿命长； 5 ．空气的压降仅有 10 ～20 毫米， 5 ．循环水压高（取决于冷却器 和冷水塔的相对位置）， 故空气的操作费用低； 故水冷能耗高； 6 ．空冷系统的维护费用，一般情 6 ．由于水冷设备多，易于结垢， 况下仅为水冷系统的20～30%； 在温暖气候条件下还易生长微生 7 ．一旦风机电源切断，仍有 30 ～ 附于冷却器表面，常常需要停工 清洗； 40%的自然冷却能力。 7．电源一断，即要全部停产。
c. 示例

① 鼓风式水平管束：长9m、宽2m、6排管；基管换 热面积 140m2 ；设计压力为 4Mpa ；可卸盖板式管箱； 镶嵌式翅片管，翅化比 17.3 ；Ⅵ管程的管束型号为： GP9×2―6―140―4K1―17.3/G―Ⅵ ② 斜顶管束：长4.5m、宽3m、4排管；基管换热面 积 63.6m2 ；设计压力为 1.6Mpa ；丝堵式管箱；双 LL 型翅片管，翅化比23.0；Ⅰ管程的管束型号为： X4.5×3―4―63.6―1.6S―23.0/LL―Ⅰ
代 管箱型式 号 鼓风式水平管束 GP 丝堵式管箱 X 可卸盖板式管箱 斜顶管束 管束型式 集合管式管箱
L型翅片管 双L型翅片管
引风式水平管束 YP 可卸帽盖式管箱 K2
滚花型翅片管 KL 双金属轧制翅 DR 片管 镶嵌型翅片管 G
b. 管束型号表示方法

管程数 翅化比/翅片管型式 设计压力Mpa,管箱型式 管束换热面积 m2 管排数 管束公称尺寸:长×宽m 管束型式




空冷的缺点 1 ．由于空气比热小，且冷 却效果取决与干球温度，通 常不能把工艺流体冷却到环 境温度； 2 ．大气温度波动大，风、 雨、阳光，及季节变化，均 会影响空冷器的性能，在冬 季还可能引起管内介质冻结； 3 ．由于空气侧膜传热系数 低，故空冷器的要小的多； 4 ．空冷器不能紧靠大的障 碍物，如建筑物、大树，否 则会引起热风循环； 5 ．要求用特殊工艺制造的 翅片管和风机； 6．有一定的噪声。
2） 风机
空冷器的风机主要分为两种： a）引风式： 空气先经过管束再至风机。 ● 引风式风机的优点有： 1.气流分布均匀， 2.噪音较小， 3.管束下部空间可以利用， ● 缺点有： 1.风机安装在管束的上部，受管束高温的影响，不利 于维护风机。 2.经管束后进入风机的空气温度较高，故引风式比鼓 风式消耗功率约大10%。 3.管束需从下部检修，操作不方便。
1.空冷器的基本部件
空冷器的基本部件示意图
2.空冷器的分类
（1）按空冷器管束布置型式分类： 水平式空冷器； 斜顶式空冷器； 立式空冷器； 圆环式空冷器
（2）按空冷器通风方式分类： 自然通风式空冷器；鼓风式空冷器；引风式空冷器
（3）按空冷器冷却方式分类： 干式空冷器； 湿式空冷器 干－湿联合空冷器； 两侧喷淋联合空冷器； （4）按空冷器风量控制方式分类： 百叶窗调节式空冷器；可变角调节式空冷器； 电机调速式空冷器
b、通风方式


（3 ）自然通风式空冷器：自然通风式空冷器是借管束上面 的热空气和管束下面的冷空气的密度差引起的空气自然流动 而带走管内热量达到冷却管内热流体的目的，空气的速度主 要取决于风筒的高度和通过管束及空气的温度。 优点：由于它不用或很少用风机，因而具有节能和无噪音污 染、运行费用低的优点。 缺点：由于是自然对流，空气流速低，总的传热效率不如普 通空冷器，其一次性投资比普通空冷器高，大约44%。 自然通风式空冷器主要应用于火力发电厂。
优点是： 管内热流体和管外空气 分布比较均匀。传热系 数比水平式略高。管内
流动阻力小。占地面积 较小。 管束斜放呈人字形，夹角一般在 缺点是： 斜顶引风式 60°左右，百叶窗至于管束上方， 结构略复杂。 风机置于管束上方空间的中央。
4. 普通空冷器型号的表示方法

1） 管束 a. 型式与代号见表 代 号 S K1 J 翅片管型式 代 号 L LL
3.空冷器的结构型式
2）直立式结构型式
风机水平放置式
风机垂直放置式
3.空冷器的结构型式
结构形式 适用场合及特点 优缺点 优点是： 风机叶轮 水平放置
风机叶轮 垂直放置
管束立放。风机叶轮可垂直或水 平放置。多用于湿式空冷，干湿 联合空冷。安置方向应于平时的 风向配合，一般用于气体冷凝冷 管束内空气分布不均匀， 却，也适用于真空系统。进入叶 易受到外界自然风的干 片的是热空气或增湿后的热空气。 扰；管束不易太长，否