空冷器的设计
引风式空冷器构架设计
山 东 化 工 ＳＨＡＮＤＯＮＧＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１９年第 ４８卷
引风式空冷器构架设计
符夏颖，郭绍强，洪春凤，杨伟龙，任 凯
（广州高澜节能技术股份有限公司，广东 广州 ５１０６６３）
摘要：本文主要讲述引风式空气冷却器构架的组成、材料选用与设计，随着电力行业的发展，空气冷却器在电力行业的使用变得越来越 广泛，构架作为空气冷却器其中一个重要的组成部分，如何进行规范化与标准化结构设计值得我们深思。 关键词：空气冷却器；构架；钢结构 中图分类号：ＴＱ０５１．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）１１－０１００－０３
１ 引风式空冷器的构成
空气冷却器又称空冷式散热器、简称空冷器。按照散热器 的类型，可分为鼓风式空冷器和引风式空冷器。引风式空冷器 主要由散热器（换热管束 ＋风机）、构架、检修平台和梯子等五 个主要部件 组 成，引 风 式 空 冷 器 由 于 其 散 热 器 是 采 用 引 风 设 计，其风室、风机已设计于换热管束顶部，因此其构架的设计相 应比较简单。如图 １示。
３．３ 强度与刚度的要求
为了保证空冷器高效、平稳安全运行。空冷器构架必须有 足够的强度和刚 度，使 它 能 够 承 受 管 束 和 百 叶 窗、平 台 的 全 部 重量、管线的全部或部分载荷、风机的静载荷及动载荷、风载荷 和地震作用等。
构架的设计，要考 虑 在 运 输 许 可 的 条 件 下，尽 可 能 在 制 造 厂预制成部件，成 件 整 体 发 货，最 大 限 度 地 减 少 现 场 组 装。 凡 需现场组装的零部件都需采用螺栓固定。
３．２ 风室的设计要求
对鼓风式散热器 由 于 其 风 机、风 室 是 设 计 于 管 束 底 部，风 室的设计对高度 有 一 定 的 要 求，根 据 空 冷 器 标 准 的 规 定，风 室 的高度应保证风机的扩散角不超过 ４５°并应与风机直径相匹配 （图 ３示）。
浅谈空冷器的配管设计
山 东 化 工 收稿日期：２０１９－０８－０８作者简介：程世权（１９８７—），江西余江人，工程师，就职于中石化宁波工程有限公司，主要从事配管工作。
浅谈空冷器的配管设计程世权（中石化宁波工程有限公司，浙江宁波 ３１５１０３）摘要：本文对空冷器做了简单的介绍，论述了空冷器的布置及其管道布置的要求。
简述了空冷器在某煤气化项目中的布置，从分析流体偏流量、管道支撑、管道用材和管口受力四个方面，比较了项目中几种空冷器的管道布置方案，并在满足工艺和生产厂家要求的前提下，选择了容易实现的经济型方案，指出了空冷器的管道布置注意事项，对空冷器的管道布置具有参考和借鉴意义。
关键词：空冷器；管道；布置中图分类号：ＴＱ０５１．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）１９－０１５８－０２ＤｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＰｉｐｅｌｉｎｅＬａｙｏｕｔｏｆＡｉｒＣｏｏｌｅｒＣｈｅｎｇＳｈｉｑｕａｎ（ＳＩＮＯＰＥＣＮｉｎｇｂｏＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｎｉｎｇｂｏ ３１５１０３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｔｈｅａｉｒｃｏｏｌｅｒｉｓｂｒｉｅｆｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆａｉｒｃｏｏｌｅｒａｎｄｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｉｐｅｌｉｎｅｌａｙｏｕｔａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｌａｙｏｕｔｏｆａｉｒｃｏｏｌｅｒｉｎａｃｏａｌｇａｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｊｅｃｔｉｓｂｒｉｅｆｌｙｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｆｒｏｍｆｏｕｒａｓｐｅｃｔｓｏｆａｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｌｕｉｄｐａｒｔｉａｌｆｌｏｗ，ｐｉｐｅｓｕｐｐｏｒｔ，ｐｉｐｅｍａｔｅｒｉａｌａｎｄｐｉｐｅｏｒｉｆｉｃｅｆｏｒｃｅ，ｓｅｖｅｒａｌｐｉｐｅｌｉｎｅｌａｙｏｕｔｓｃｈｅｍｅｓｏｆａｉｒｃｏｏｌｅｒｉｎｔｈｅｐｒｏｊｅｃｔａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｏｎｔｈｅｐｒｅｍｉｓｅｏｆｍｅｅｔｉｎｇｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｒ，ａｎｅｃｏｎｏｍｉｃａｌｓｃｈｅｍｅｗｈｉｃｈｉｓｅａｓｙｔｏｒｅａｌｉｚｅｉｓｓｅｌｅｃｔｅｄａｎｄｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅｍａｔｔｅｒｓｎｅｅｄｉｎｇａｔｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｌａｙｏｕｔｏｆａｉｒｃｏｏｌｅｒａｒｅｐｏｉｎｔｅｄｏｕｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｒｅｆｅｒｅｎｃｅｉｎｔｈｅｐｉｐｅｌｉｎｅｌａｙｏｕｔｏｆａｉｒｃｏｏｌｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｉｒｃｏｏｌｅｒ；ｐｉｐｅｌｉｎｅ；ｌａｙｏｕｔ 在传统化工冷却系统中，广泛采用水作为冷却介质，随着水资源的紧张，空冷器逐渐有了广泛应用。
加氢装置高压空冷器的防腐设计分析
加氢装置高压空冷器的防腐设计分析加氢装置是炼油厂的关键部件之一，用于将重质石油馏分转化为轻质产品。
在加氢装置中，高压空冷器是一个十分重要的组件，用于冷却高压氢气。
在使用过程中，高压空冷器存在着腐蚀的风险，因此需要进行防腐设计分析，以保证其安全可靠地运行。
高压空冷器通常由碳钢、不锈钢等材料制成，这些材料在高压氢气环境中容易发生腐蚀。
在设计中需要考虑腐蚀问题，采取相应的防腐措施，保证其使用寿命和安全性。
本文将从材料选择、防腐涂层、定期检查等方面对高压空冷器的防腐设计进行分析，并提出相应的建议。
首先是材料选择。
对于高压空冷器来说，材料的选择至关重要。
在高压氢气环境下，不锈钢是一种常用的材料，其具有较好的耐腐蚀性能。
钛合金、镍基合金等材料也具有良好的耐腐蚀性能，可以作为高压空冷器的材料选择。
在选择材料时，需要考虑到材料的机械性能、耐热性能以及成本等因素，综合考虑后选择合适的材料才能保证高压空冷器的防腐蚀性能。
其次是防腐涂层。
除了选择具有良好耐腐蚀性能的材料外，高压空冷器通常还需要进行防腐涂层的处理。
防腐涂层可以有效地阻止高压氢气对材料表面的侵蚀，延长设备的使用寿命。
常用的防腐涂层包括环氧涂层、氟塑料涂层等，这些涂层能够有效地隔绝外部介质，使得高压空冷器表面免受腐蚀的影响。
在选择和应用防腐涂层时，需要考虑涂层的耐压性能、耐热性能、附着力以及对环境的适应性等因素，同时需要确保涂层的质量和施工工艺，以保证其在使用过程中的有效性。
定期检查也是高压空冷器防腐设计的重要环节。
在设备运行中，定期对高压空冷器进行检查和维护，发现腐蚀、磨损等问题及时处理，可以有效地延长设备的使用寿命，保证其安全可靠地运行。
定期检查的内容包括对防腐涂层的检查、设备表面的腐蚀情况的评估、连接部位的密封情况等。
通过定期检查，可以及时发现潜在的问题并采取相应的措施，保证设备的安全运行。
高压空冷器的防腐设计是非常重要的。
在设计中，需要选择具有良好耐腐蚀性能的材料，同时进行有效的防腐涂层处理，并进行定期检查和维护。
空气冷却器的设计
图 1 最佳管排数算图 图中 : T 1 ———管内热流体入口温度 , K;
t 1 ———空气入口温度 , K; u0 ———总传热系数 (以光管外表面积为基准) ,J / (m2·s·K) 。
一般来讲 ,希望管内流体的凝固点不超过 5 ℃, 流体较干净且不易聚合 。热流体的入口温度 ,一般 以 120～130 ℃左右或以下为好 ,且不宜低于 60～ 80 ℃。热流体出口温度 ,对于干式空冷来讲 ,一般应 使其与设计气温温差大于 20 ～ 25 ℃, 至少要大于 15 ℃,否则不一定经济 。国外亦有人认为[1 ] : 一般 情况下 ,热流体出口温度与周围空气温度相差 17～ 22 ℃比较经济 ,最少也要相差 11～14 ℃。
X1 与出口汽相分率
X2
的算术平均值 。即 : X
=
1 2
( X1 + X2) 。
X1 =
GWV1 GWV1 + GWL1
X2 =
GWV2 GWV2 + GWL2
式中 : hL ———假定管内全部是液体时的膜传热系
数 ,由式 (6) 计算出 hi 代入 。计算时 ,
G = GV1 + GL1 = GV2 + GL2 ,物性数据
算系数 ; A f ———翅片表面积 ,m2 ;
A r ———管子外表面积扣除被翅片所占面积后 的剩余面积 ,m2 。
须指出 ,式中的 λ0 ,μ0 , C0 都是以平均温度选 取的空气物性 。
式 (2) 与式 (3) [3 ] ,误差一般在 5 %左右 。
当采用光管管束时 ,可采用简化公式 (5) 进行近
冷却塔空冷器设计计算及翅片管传热系数计算
Vmax Db Vmax Db
μ
−0.316
S1 S1
−0.927
Db
−0.927
μ
Db
S1
0.515
S2
f = 0.316Re−4
0.718
μ
Pr
1
3
Y
0.296
H
mL =
9、以基管表面为基准传热系数 h o = h ηf β 10、计算管内换热系数 Do ρv Re = μs λs Di ρv 0.8 n hi = 0.023 （ ） Prs Di μs 流体被加热 n 取 0.4 11、上述计算可求得总热阻，进而求得总传热系数 K。
0.667
V o Ao
o −A f −A d
，继而计算管外 Re=
D o V max μ
பைடு நூலகம்
。
μ
Pr
1
3
Y
0.164
H
(Y t)0.075
对于高翅片管 Df = 1.7~2.4 Db = 12~41mm Db h = 0.1378 λ D b 8、 翅片效率 ηf = tanh mL mL 2h L λt λ 为翅片导热系数 Db Vmax
A f +A b Ao
基管导热热阻 R w =
4、 选定翅片管，计算翅化比 β = 5、 设计排管形式。
。
6、 根据布管形式计算最窄截面风速Vmax = A 7、 计算翅片管传热系数 对于低翅片管 Df = 1.2~1.6 Db = 13.5~16mm Db h = 0.1507 λ D b Db Vmax
12、根据换热量可求得实际需求换热面积 Ac=K Δ t 13、根据布管形式可求得现有翅片管面积Ao 当A0 > Ac 时，设计满足要求 14、校核风阻 ΔP=f
空冷器的工艺参数与布置设计
关键 词 ：空气冷却器；工艺参数；布置设计
中图分 类号 ：Ｔ Ｋ １ ７ ２
文献标 识 码 ：Ａ
文章 编号 ：１ ０ ０ １ — ９ ６ ７ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６ — ０ １ ３ ６ — ０ ３
Ｔｈ ｅ Ｐｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｐａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎｄ Ｌａ ｙ ｏ ｕ ｔ Ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ Ａｉ ｒ Ｃｏ ｏ ｌ ｅ ｒ
口温 度 以 ６ ０～ ８ Ｏ℃ 为宜 ，以 免 喷 淋 系 统 结 垢 。
空 冷 器 主 要 由翅 片 管 束 、风 机 、构 架 三 个 基 本 部 分 和 百 叶 窗 、检 修 平 台 、梯 子 等 辅 助 部 分 组 成 。 翅 片 管 束 是 换 热 的 中 心 部 件 ，其 翅 片 管 的 型 式 及 排 列 方 式 对 管 内外 传 热 系 数 的 影 响 极 大 。风 机 是 强 制 空 气 流 通 的设 备 ，也 是 强 化 管 外 传 热 的 关 键 部
更 为 广 泛 的应 用 。
管 内流体温度指换 热管内热流体 的入 口温度 和出 口温度 。 （ １ ）理论上热流体入 口温度愈 高 ，采用空 冷器愈经 济。但 入 口温 度 超 过 ２ ０ ０ ｏ Ｃ，应 考 虑 采 用 其 他 方 式 进 行 热 量 回 收 。 目 前使用 的空冷器 ，热 流体 入 口温度 一般在 １ ３ ０℃ 以下 。人 口温 度若低于 ７ ０℃ ，则可 考虑 采用水 冷 。湿式 空冷 器 的热 流体 入
摘 要 ：空气冷却器作为一种特殊型式的换热器，在石油化工生产中的作用越来越重要。与水冷器相比，空气冷却器是以
空气 作为冷却介质 的节 能设 备。本文 阐述 了空气冷 却器的工艺设计参数 和应 用条件 以及空气冷却器 的设 备布置和管道布置 的特点 。 为空气冷却器 的选 型和布置设计提ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 了理论依 据。
加氢装置高压空冷器的防腐设计分析
加氢装置高压空冷器的防腐设计分析加氢装置高压空冷器是石油化工生产中一个重要的设备，用于加氢反应中的热交换，其工作环境复杂，要承受高压、高温和腐蚀等多种因素的影响，因此其防腐设计尤为重要。
本文主要针对高压空冷器的防腐设计进行分析。
1.材料选择高压空冷器的防腐设计首先要从材料选择入手，通常情况下选择耐腐蚀性能好的材料，如316L不锈钢、钛合金、哈氏合金等。
此外，对于具有特殊加工工艺及环境要求的部位，还可以采用复合材料或特殊涂层。
2.涂层设计合理的涂层设计也是防腐设计的关键。
一般采用喷涂、热喷涂等方法进行涂层处理，涂层材料常用的有环氧树脂、氨基树脂、聚脲等。
涂层的质量通常由涂层材料性能、涂料厚度、涂料表面处理等因素决定。
3.排水、防结露设计加氢反应中，高压空冷器的冷却效果与其表面结露水膜的清晰度密切相关。
如果结露水膜过厚，会导致设备表面积存腐蚀，从而影响设备的耐腐蚀性能和正常运行。
因此，在设计高压空冷器时，要考虑排水方案和防结露设计，合理设计排水系统，使结露水膜连续、清晰，并采取有效的防结露措施，如设备表面温度调节、保温等。
4.防止过热高压空冷器的正常工作需要维持一定的温度控制。
如果温度过高，容易引起加氢反应过程中的爆炸等危险情况。
因此，在防腐设计中，要考虑对设备进行冷却控制，采取有效的过热保护措施，如设备表面温度控制、冷却系统等。
综上所述，对于对于加氢装置高压空冷器的防腐设计，需要从材料选择、涂层设计、排水防结露、过热保护等方面进行全面考虑，以确保设备在复杂的工作环境下具有较好的防腐蚀性能，能够稳定运行。
空冷器工艺设计
本科毕业设计(论文)题目：空冷器工艺计算软件开发及200kCal/h空冷器设计学院：机械工程学院专业：过程装备与控制工程班级： 2011级 01 班学号： 201102060125学生姓名：严培杰指导老师：张玮陈冰冰提交日期： 2015年 6月日姓名：严培杰指导老师：陈冰冰、张玮浙江工业大学机械工程学院摘要本文主要介绍了空冷器的发展以及空冷器工艺计算软件的开发。
通过Visual.Basic 6.0编写了空冷器工艺计算软件，其中包含了常用冷却液体的物性参数数据，可实现传统空冷器的工艺计算。
其中软件的设计思路和特点尤为重要，本文还采用软件计算和人工计算进行比较的方法，对算例进行了对比，其结果表明该软件操作方便，功能完善，可有效进行空冷器的工艺计算。
关键词：空冷器；工艺计算；翅片管；软件开发The development of air cooler's Process Calculation Software and200kcal/h air cooler's DesignStudent: peijie yan Advisor:Dr.Bingbing chen Dr.wei zhangCollege of Mechanical EngineeringZhejiang University of TechnologyAbstractThis article mainly introduced the development of air cooler and the development of air cooler's process calculation software.We write the air cooler's process calculation software through Visual.Basic 6.0, and the software includes so me common liquid’s Physical param- -eters, it can use in traditional process calculation of air cooler.The software design ideas and features are particularly important。
空冷器的设备布置及管道布置设计
空冷器的设备布置及管道布置设计0 前言作为当下较为常见的热交换设备，空冷器是将空气作为冷介质进行换热，高温介质一般从管内流通，通过换热元器件与空气形成对流热交换，与传统水冷却相比，空冷器具有节水、环保的特点，可大幅降低工业废气废水的排放，且设备运营维护成本较低，其中干式空冷器具有占地小、投资少、操作简单的优势，是当下石化行业中应用最为广泛的空冷形式。
从空冷器平面布置、占地、空间限制等考虑，需要加强管道布置、平台布置方面的管理。
一般状况下空冷器管束分为斜顶、水平两种形式，管程包括单管程、双管程等。
本文从空冷器布置方法、管道走向等进行了分析，旨在为设计工作奠定一定的理论基础。
1 空冷设备布置分析1.1 避免热风循环空冷器是借助环境中空气进行冷却的设备，因此空气入口温度的影响极为突出，对整体换热效果具有不可低估的作用，必须加强热风循环现象的防治。
从避免外界热风、高温设备影响的角度出发，空冷器一般需要布置在全年最小频率的下风向。
对于多台空冷器进行处理中，一般是采用成组布置的方法，不可在其间留有空隙。
多组同类空冷设备如果无法进行同时布置处理中，尽量将其维持在同一海拔高度，这是避免热风循环的常规举措。
此外，需要引起重视的是引风式、鼓风式空冷设备运行机理不同，一般不建议混合布置，如果受场地要求等必须混合布置时，需要保证引风空冷设备的管束与鼓风设备的风扇维持在一个高度上。
此外，需要将引风空冷器布置在鼓风空冷器的最小频率下风向上。
1.2 空冷器布置及梯子平台布置的分析空冷器选型环节中，需考虑设备是布置在管廊之上，还是构架之上。
为了保证布置合理，水平空冷器的本体方面，需要保证其构架柱脚跨度与下部支撑吻合，这对管道走向、进出口布置、平台设计等均具有积极的影响，可提高下部支撑结构受力合理性。
此外，空冷器的布置中，需要对管道布置的特殊性进行分析，如塔顶和空冷器的管道连接中，需要考虑低布置的方法，避免“U”形结构的发生，还要缩减管道长度、拐弯等状况，同时竖向布置方面，需要加强塔顶、空冷器之间以及空冷器到冷换构架之间的优化。
空冷器的防冻设计
第 一排管 末端 压力 等 于 出 口管箱 的压 力 ， 一排 第 管 的蒸 汽才排 入 出 口管箱 。由于第一 排管 只有教 少 的带 有不 凝 气 的蒸 汽 流 过 ， Ｂ这 段 管 壁 变 冷 Ａ
了 。当冷凝水 流 过 这段 管 子 时 ， 结 水 就 有 可 能 凝 冻结 。避免这 种情况 的措 施是 帮助减 小或 消 除 回 流进较 冷换 热管 的蒸 汽 量 。
固、 堵塞 和冻 结 等 现象 。临界 工 艺 温度 包 括 凝 固 点 、 注点 、 蜡 点 、 点 （ 果 冷 凝 引 起 腐 蚀 ） 倾 结 露 如 、 水 合状及 其他 可 能出现 操作 困难 的温度 。
在 低温 环境 下 ， 冷器 的 防冻保 护 主要 包括 空 以下 ６种情 况 ：
１ ２
应用 能源技 术
２１ ００年第 ４期 （ 总第 １８期 ） ４
空冷 器 的 防冻设 计
林宝森
（ 尔滨 空调 股份有 限公 司 ， 尔滨 １０ ８ ） 哈 哈 ５ ０ ８
摘 要： 针对 空冷 器在运行 过程 中 ， 止进 口空气 温度 过低 ， 致 工 艺介 质 出现 结 冻 等 问 防 导 题 。提 出了预 防措施 ， 并对几种 措施进 行 了详细 的论述 。 关键 词 ： 空冷 器 ； 冻保护 ； 防 热风循 环
壁面粘度和压降的某些条件下引起 的， 压降的增
（ ） 和水稀 释溶 液 １水
水和水稀释溶液具有高 的管程侧传热系数， 导致相对高的换热管金属温度。当存在这些介质
时 ， 要 简单 的防冻 装置 系统 ， 需 如空气 流量 控制系 统 。极 低 温度 下启 动和停 可 能要求 附加措 施 。
空冷器配管设计规定
中国石化集团兰州设计院标准SLDI 333C06-2001空冷器配管设计规定2001-01-08 发布 2001-01-15 实施中国石化集团兰州设计院目录第一章总则第二章空冷器的布置第三章空冷器的管道布置第一章总则第1.0.1条本规定适用于石油化工装置内引风式空冷器（见图1.0.1-1，图1.0.1-2）和鼓风式空冷器（见图1.0.1-3）的管道布置。
第1.0.2条空冷器的管道布置，除应执行本规定外，还应符合空冷器制造厂的安装技术要求。
图1.0.1-1 引风式空冷器管道布置图1.0.1-2 引风式空冷器图1.0.1-3 鼓风式空冷器第二章空冷器的布置第2.0.1条空冷器宜布置在装置的上风侧，见图2.0.1。
第2.0.2条两组空冷器应靠紧布置，不应留出间距，见图2.0.2。
第2.0.3条多组空冷器应靠近布置，若分开布置，间距应大于20米。
见图2.0.3。
图2.0.3 多组空冷器的布置第2.0.4条引风式空冷器与鼓风式空冷器布置在一起时，引风式空冷器应布置在鼓风式空冷器的常年最小频率风向的下风侧，见图2.0.4。
图2.0.4 引风式空冷器与鼓风式空冷器的相邻布置第2.0.5条同类空冷器的管束应布置在同一高度。
引风式空冷器与鼓风式空冷器布置在一起时，其管束高度不得一致，鼓风式空冷器的管束应布置得高些，见图2.0.5。
图2.0.5 引风式空冷器与鼓风式空冷器的联合布置第2.0.6条空冷器与加热炉之间的距离不应小于15米。
第2.0.7条倾斜安装的斜顶式空冷器的通风面不应对着夏季的主导风向。
第2.0.8条安装在管廊上方的空冷器，其支腿的间距应和管廊柱的间距一致。
第2.0.9条输送操作温度高于340℃的液体物料泵或输送操作温度高于物料自燃点的泵不应安装在空冷器框架下方。
第2.0.10条输送的易燃物料泄漏时会形成蒸气团的泵不应安装在空冷器框架的下方。
第2.0.11条放热设备不宜放在空冷器框架的下方。
第2.0.12条顶部平台的设置应便于管束的检修以及百页窗角度的调节，见图1.0.1-3，图2.0.11。
空冷器的设备布置及管道布置设计
空冷器的设备布置及管道布置设计作者：任亮来源：《中国新技术新产品》2018年第14期摘要：空冷器具有节水、环保的优势，在水资源匮乏地带广泛的应用。
为了达到良好的冷却效果，空冷设备一般采用成组的布置方法。
本文结合行业标准、实际状况等进行了空冷器布置方法的分析，并结合空冷器管系特点，针对管道布置要素等进行了分析，从防偏流出发进行探讨，旨在提高构架、管道布置的合理性。
关键词：空冷器；设备布置；管道布置；构架中图分类号：TQ051 文献标志码：A0 前言作为当下较为常见的热交换设备，空冷器是将空气作为冷介质进行换热，高温介质一般从管内流通，通过换热元器件与空气形成对流热交换，与传统水冷却相比，空冷器具有节水、环保的特点，可大幅降低工业废气废水的排放，且设备运营维护成本较低，其中干式空冷器具有占地小、投资少、操作简单的优势，是当下石化行业中应用最为广泛的空冷形式。
从空冷器平面布置、占地、空间限制等考虑，需要加强管道布置、平台布置方面的管理。
一般状况下空冷器管束分为斜顶、水平两种形式，管程包括单管程、双管程等。
本文从空冷器布置方法、管道走向等进行了分析，旨在为设计工作奠定一定的理论基础。
1 空冷设备布置分析1.1 避免热风循环空冷器是借助环境中空气进行冷却的设备，因此空气入口温度的影响极为突出，对整体换热效果具有不可低估的作用，必须加强热风循环现象的防治。
从避免外界热风、高温设备影响的角度出发，空冷器一般需要布置在全年最小频率的下风向。
对于多台空冷器进行处理中，一般是采用成组布置的方法，不可在其间留有空隙。
多组同类空冷设备如果无法进行同时布置处理中，尽量将其维持在同一海拔高度，这是避免热风循环的常规举措。
此外，需要引起重视的是引风式、鼓风式空冷设备运行机理不同，一般不建议混合布置，如果受场地要求等必须混合布置时，需要保证引风空冷设备的管束与鼓风设备的风扇维持在一个高度上。
此外，需要将引风空冷器布置在鼓风空冷器的最小频率下风向上。
空气冷却器的管道设计
1. 本标准适用于石油化工装置空气冷却器的管道设计。
2. 空气冷却器（以下简称空冷器）的管道布置，不应妨碍空冷器的维修，并应方便操作和空冷器管束的吊装。
3. 分馏塔顶到空冷器的油气管道，一般不宜出现U型管段，确实不可避免时，应在最低点装排液阀排除凝液，该凝液应排至空冷器出口管或回流油罐等密闭系统。
4. 进出空冷器的工艺管道应严格按工艺管道和仪表流程图要求布置，管道接法应尽可能使各片空冷器流量均匀，当无法用几何形状满足均匀要求时，可用当量长度相等的办法来保证。
4.1 当空冷器入口介质为气相或汽液两相流体时，入口集合管一般布置在进口管嘴上方，靠近空冷管嘴连接，出口集合管应根据安装需要定位，尽量不占或少占空冷管箱平台，即不应妨碍在平台上进行操作和维修，不论空冷器进出口管嘴是否装有阀门，管道接法如下：4.1.1 当空冷器进出口管嘴少于4个时，允许按下图连接。
4.1.2 当空冷器进出口管嘴各为4－6个时，管道接法见下图：4.1.3 当空冷器进出口管嘴各为6个以上时，管道宜按下图连接：4.2 当空冷器入口介质为汽液两相时，入口主管与空冷器入口集合管的连接见下图：汽液两相流体入口集合管的进空冷器分支管，宜从下面插进集合管内约20mm，使集合管内液体能均匀进入各片空冷器，但此时应在集合管底部设停工排液线，接至空冷器出口管上。
4.3 冷却液相流体空冷器的出入口集合管应根据工艺要求，方便操作和维修布置。
5. 湿式空冷器的冷却水回水系统为自流管道，回水管道布置应注意控制标高，且拐弯不宜太多。
6. 多组空冷器联合布置时，应在空冷器平台上设DN20蒸汽和压缩空气软管接头站，具体设计见“软管接头站的管道设计”（BA3－2－20）。
7. 应重点考虑空冷器入口管道的支撑问题，支架应不妨碍空冷器管束的吊装，需要由空冷构架支撑时，应事先与制造厂商定，需要由土建结构支撑时应向土建专业提出要求，如管道根数不多，在工艺允许的情况下，也可采用放大管径的办法来简化支撑设计。
直接空冷凝汽器优化设计
直接空冷凝汽器优化设计凝汽器，也可称做复水器，存在于汽轮机动力装置中，是将汽轮机排出的蒸汽冷凝成水的一种换热器，其主要作用一方面是将汽轮机的排汽冷凝成水以供重复利用，另一方面是维持冷端一定的真空值。
凝汽器有两大类：空冷凝汽器和水冷凝汽器，其中空冷凝汽器中又包含三种类型，间接空冷、直接空冷和混合式，文章将对直接空冷凝汽器优化设计做一介绍。
标签：凝汽器；直接空冷；设计技术；换热器前言在电力行业中高性能、高损耗的大型机组越来越多，每年所消耗的燃料能源和水资源数目庞大，众多公益广告中可看出，水资源短缺已是我们国家面临的严重问题，是制约我国大部分地区发展的一个重要因素，要改善当前这种局面，除了相关工业、农业要采取积极的措施节约用水外，电力行业建设采用大型空冷凝汽器替代水冷是十分经济、节能而有效的措施。
1 直接空冷凝汽器结构介绍下图1、图2分别为直接空冷系统的结构图和直接空冷凝汽器的冷却装置实物图。
在图1中，1所示为汽轮机；2为直接空冷凝汽器；3为凝结水泵；4为发电机。
由图1可看到，汽轮机的排汽通过大直径的管道进入到蒸汽分配管道之后被均匀分配到各个空冷凝汽器，用风机鼓冷空气流过空冷凝汽器，使蒸汽受冷凝结，冷凝水经过处理后回流到回热系统。
直接空冷凝汽器系统主要由翅片管束、排气管道、蒸汽分配管道、风机、凝结水系统构成。
对直接空冷凝汽器系统的冷凝效果起决定性作用的部件是冷却元件翅片管，因此它的性能参数需严格选取。
一般双排管束由钢管钢翅片所组成，单排管为钢管铝翅片组成。
冷却单元下端的集水箱，从翅片管束收集的凝结水自流至平台地面或以下的热井，通过凝结泵再将凝结水送往凝结水箱并送回热力系统。
2 直接空冷目前存在问题及优化办法2.1 机组背压由于采用空气直接冷却，凝汽器真空会随着周围空气温度的改变而改变，尤其在酷暑，空冷凝汽器真空值可能会降到40kPa以下，机组背压随着真空值的降低、酷暑温度的升高而不断升高，这将一方面减小了空冷系统运行的经济性，另一方面当气温升高超过设计气温时，背压升高到极限会导致跳闸，因此对机组的设计必须要能承受较大范围的背压，尤其是高背压。
加氢装置高压空冷器的防腐设计分析
加氢装置高压空冷器的防腐设计分析加氢装置高压空冷器是石油化工生产中常用的重要设备之一，它主要用于对加氢装置产生的高温高压气体进行冷却和减压，以满足低温高压甲烷重整反应所需的条件。
在实际运行过程中，高压空冷器会面临严峻的腐蚀环境，因此其防腐设计至关重要。
本文针对加氢装置高压空冷器的防腐设计进行分析，探讨其在实际工程中的应用和价值。
一、高压空冷器的作用二、高压空冷器的腐蚀环境分析在加氢装置中，高压空冷器所面临的腐蚀环境主要包括高温高压气体对金属材料的腐蚀、介质中的硫化物腐蚀、氧化物氧化腐蚀等。
高温高压气体对金属材料的腐蚀是高压空冷器最为严重的腐蚀问题。
这主要是因为高压空冷器在运行时需要处理高温高压气体，在此过程中，气体会对金属材料产生腐蚀作用，导致设备表面的金属材料发生腐蚀和磨损。
介质中的硫化物、氯化物等腐蚀性物质也会对高压空冷器的金属材料产生腐蚀作用。
这些腐蚀性物质会与金属材料发生化学反应，形成腐蚀产物，导致设备表面的金属材料受到腐蚀和磨损。
与空气接触的金属表面经常会发生氧化反应，形成氧化皮，导致金属材料表面的磨损和腐蚀，影响设备的使用寿命和安全性。
三、高压空冷器的防腐设计原则针对高压空冷器的腐蚀环境，其防腐设计具体包括以下几个原则：1. 选择合适的材料在高压空冷器的设计中，应根据介质腐蚀性质和工作条件选择适合的金属材料。
一般情况下，耐腐蚀性能好的不锈钢、镍基合金、钛合金等材料是较为理想的选择。
这些材料具有优异的耐腐蚀性能和高温高压性能，能够有效抵抗腐蚀和磨损，延长设备的使用寿命。
2. 进行表面防护处理对于高压空冷器的金属表面，可以采用喷涂、涂覆、镀层等方式进行表面防护处理，形成一层保护膜，阻隔介质对金属表面的直接接触，减少腐蚀和磨损。
常见的表面防护方式包括热镀锌、热喷涂、涂覆保护漆等。
3. 采用防腐措施在高压空冷器的设计中，可以采用增加冷却水速度、增加水压力、增加冷却水流量等方式，降低设备的工作温度和压力，减少腐蚀和磨损。
2024版年度HTRI空冷器教程
HTRI空冷器教程•引言•HTRI空冷器基础知识•HTRI空冷器设计要点•HTRI空冷器制造与安装要求目•HTRI空冷器操作与维护保养指南•HTRI空冷器性能评价与选型建议录01引言目的和背景目的本教程旨在帮助用户更好地理解和使用HTRI空冷器，提高其在实际工程中的应用能力。
背景空冷器作为一种重要的热交换设备，在石油、化工、电力等领域具有广泛的应用。
HTRI作为全球领先的工艺热传递和换热器技术供应商，其空冷器产品在市场上具有很高的认可度和使用率。
介绍空冷器的工作原理、主要组成部分及结构特点。
HTRI 空冷器基本原理与结构详细阐述空冷器的选型依据、设计步骤及注意事项。
HTRI 空冷器选型与设计介绍空冷器的安装流程、调试方法及常见问题解决方案。
HTRI 空冷器安装与调试讲解空冷器的操作规程、维护保养知识及故障排除技巧。
HTRI 空冷器操作与维护教程内容概述02HTRI空冷器基础知识空冷器定义与分类空冷器定义空冷器是一种利用空气作为冷却介质，通过空气与热流体之间的热交换来降低流体温度的换热设备。
空冷器分类根据结构形式和使用场合的不同，空冷器可分为干式空冷器、湿式空冷器和联合式空冷器等类型。
HTRI空冷器特点及应用HTRI空冷器特点HTRI空冷器具有结构紧凑、传热效率高、压降小、抗结垢能力强等特点，广泛应用于石油、化工、电力等行业。
HTRI空冷器应用HTRI空冷器适用于各种高温、高压、腐蚀性流体的冷却，如炼油厂中的原油、热裂化气、合成气等，以及化工厂中的工艺流体等。
工作原理与结构组成工作原理HTRI空冷器的工作原理是通过风扇驱动空气流过管束外表面，与管内热流体进行热交换，使热流体温度降低。
同时，通过调节风扇转速和百叶窗开度等参数，可以控制空气流量和冷却效果。
结构组成HTRI空冷器主要由管束、框架、风扇、百叶窗、电机和控制系统等部分组成。
其中，管束是空冷器的核心部件，由多根换热管组成，负责将热流体的热量传递给空气；框架用于支撑管束和风扇等部件；风扇和百叶窗用于调节空气流量和冷却效果；电机和控制系统则用于驱动和控制空冷器的运行。
空冷器设计
第二章空冷器设计一、空冷器设计方案冷却水经过发动机的冷却系统升温后，流入空冷器进行冷却，再进入发动机的冷却系统进行循环冷却。
图示如下：二、空冷器热力计算发动机有效功率（由题） 25kW发动机单位时间散热量Q=25/30％*60％=50kW由热平衡方程式得Q=M水c水（T1-T2），解得M水=0.60kg/s1、原始数据热水进口温度（给出） T1=90℃热水出口温度（给出） T2=70℃空气设计温度（取济南市夏季平均每年不保证五天的日平均气温）t1=33.8℃估算空气出口温度t2=50℃水流量M水=0.60kg/s2、流体的物性参数水的定性温度Tm1=(T1+T2)/2=(90+70)/2=80℃水的比热(查物性表) c1= 4.195 kJ/(kg﹒℃)水的密度(查物性表) ρ1= 971.8kg/m³水的导热系数(查物性表) λ1=0.675 W/(m﹒℃)水的粘度μ1=356.5×10-6kg/(m*s)水的普兰德数Pr1=μ1c1/λ1=356.5×10-6×4195/0.675=2.22空气的定性温度tm2=（tm1+tm2）/2=41.9℃空气的比热(查物性表) c2=1.03 KJ/(kg·℃)空气的密度(查物性表) ρ2=1.12 kg/m³空气的导热系数(查物性表) λ2=2.769×10-2 W/(m﹒℃)空气的黏度μ2=19.2×10-6 kg/(m*s)空气的普兰德数Pr2=μ2c2/λ2=0.6993、传热量及平均温差热损失系数（取用）ηL=0.98传热量Q1=QηL=50×0.98=49kW空气流量M2= Q1/ c2(t2-t1)=45/1.03×(50-33.8)=2.70kg/s逆流时对数平均温差Δt1m =（Δtmax-Δtmin）/ln(Δtmax/Δtmin)=18.01参数P=（T1-T2）/(T1-t1)=（90-70）/(90-33.8)=0.302参数R=(t2-t1）/( T1- T2)=（50-33.8）/(90-70)=0.81温差修正系数（由两种流体中只有一种流体有横向混合的错流式热交换器公式计算）ψ=0.978有效平均温差Δtm =ψΔt1m=0.978×18.01=17.61℃4、估算传热面积及传热面结构水流速（初步估计）w1=0.5m/s空气流速（初选） w2=1 m/s管子材料及规格: 选用碳钢无缝钢管φ19×2钢管导热系数k=46.52W/(m*℃)选定壁温T=（80+41.9）/2=61℃查物性表得在此温度下的水的粘度μ1′=463.5×10-6kg/(m*s)水侧换热系数h1求解：Re=ρ1w1d/μ1=971.8×0.5×0.019/0.0003565=25896.5Nu=0.027Re0.8Pr0.3(μ1′/μT)0.14=0.027×25896.50.8×2.220.3×（463.5/356.5）0.14=151.3h 1=Nuλ1/d=151.3×0.675/0.019=5375.1 W/(m2﹒℃)空气侧换热系数h2求解：h2=412 w20.718=412×10.718=412 W/(m2﹒℃)传热系数1/K=1/h1+δ/k+1/h2解得 K=376.5W/(m2﹒℃)估算传热面积F= Q1/KΔtm=49000/(376.5×17.61)=7.4m²管程所需流通截面积At =M1/ρ1w1=0.6/(971.8×0.5)=0.00123 m²按单程计算每程管数n=4At/πd²=4×0.00123/(3.14×0.019²)=4.34 取n=5每根管长L=F/nZtπd=7.4/5×4π×0.019=6.2m 取L=6m取传热管长l=3m，则管程数为Np=L/l=6/3=2传热管总根数N=5×2=10（根）管子排列方式选等边三角形。
空冷器构架的设计
空冷器构架的设计摘要构架是用来支撑和联系空冷器的管束、风机、百叶窗等主要部件的刚架构部件。
同时还起到导流空气的流动方向的作用，并为空冷器的操作和维修提供方便。
尽管大部分空冷器立于刚框架的顶部，但由于空冷器构架高度一般较小，载荷集中，规格和尺寸繁多，特别与风机和管束的管束的安装和配合精度要求较高，空冷器的构架都不与基础钢框架进行整体设计。
而是把空冷器总体作为独立的机电设备，立于钢框架基础平台上。
空冷器构架的国家标准原则上按照“钢结构设计规范”规定的方法进行，所以空冷器构架必须进行相应的应力分析，校核、强度、稳定性分析、校核，而且需要先进行内力分析才能进行应力核算。
构架的设计在运输条件的允许的情况下，最好各个部件都是通过制造厂商预制进行构架部件完整发货，尽可能最大程度上地减少部件的现场组装，因为现场环境因素影响很大，而且凡是需要现场组装的零件、部件都是需要采用螺栓进行固定，又或是采用螺栓的预紧定位之后进行焊接。
构架的尺寸需要与管束和风机的尺寸相匹配，相同类型、相同长度的管束才能放在设计的构架上。
构架的各个零件、部件，包含立柱、斜撑、衡量、桁架等等，它们的中心轴线才是构架的受力部位的承载线，构架的设计应当去尽量避免产生偏心载荷，而使得惯性轴与其他轴线相重合。
关键词：空冷器构架，强度，稳定性，校核。
Design Of Air Cooler FrameABSTRACTThe framework is a rigid structural part for supporting and connecting the main parts of the air cooling tube, fan, shutter and so on. At the same time, the utility model can also play the role of guiding the flow direction of the air diversion, and provides convenience for the operation and maintenance of the air cooler. Although most of the air cooler on top of rigid frame, but because of the air cooler frame height is generally small, concentrated load, specifications and dimensions, especially with the fan and the tube bundle with the installation and high precision, structure of air cooler is the overall design of steel frame and foundation. Instead, the air cooler is used as an independent electromechanical device on the steel frame platform. The air cooler structure of national standards in accordance with the principles of "Regulations" design of steel structures, so the air cooler structure must be carried out corresponding stress analysis, strength and stability check, analysis, check, and need to go through the analysis of the forces to stress calculation. The design of the frame in the transport conditions permitting, the best parts are shipped by the manufacturer of prefabricated components complete framework, the maximum extent possible to reduce the parts assembled on site, because the site environment influence, and all parts are assembled on the site to need by bolts or after the pre positioning by bolt welding. The dimensions of the frame need to be matched with the size of the tube bundle and fan, and the same type and the same length of the tube can be placed on the designed frame. The various parts of the structure, including column, diagonal, measure, truss and so on, the central axis is the line of force bearing frame parts, the design of the frame should try to avoid eccentric load, the inertia axis and the other axis coincide.Key Words: air cooler frame, strength, stability, check.目 录前 言 (1)第1章空冷器构架设计的基本要求及参数 (3)1.1设计规范 (3)1.2构架设计的基本要求 (3)1.3构架设计的基本参数 (4)1.3.1自然条件 (4)1.3.2 设备有关标准及规范 (4)第2章构架载荷的计算 (6)2.1构架的总体尺寸和总平面的布局 (6)2.2设备的质量载荷 (8)2.2.2水平风载荷 (9)2.2.3水平地震力 (12)2.2.3垂直动力载荷 (14)2.4空冷器构架主要构件的选取与结构 (14)第3章强度和稳定性校核 (23)3.1 立柱的强度和稳定性校核 (23)3.1.1 立柱 (23)第4章立柱的柱脚设计和其他部件分析 (30)4.1 立柱柱脚的设计 (30)4.2 梁的局部稳定性和风机的防振 (30)结 论 (33)谢辞 (34)参考文献 (35)前 言空冷器的出现是在20世纪30年代的国外，40年代便由于其出色的工作表现出现在大型的石化企业中，但是我国的空冷器的研究与开发工作始于1963年，从早期的时间看我国与国外先进技术的差距是30年左右，但是随着时间的发展肯定在技术上的差距是有很大的缩小的，我通过在洛阳隆化传热节能股份有限公司实习经验可知，在设备加工上使用的都是比较落后的设备，但该公司在外贸领域一直占有很大的利润比例，说明我国的空冷器的技术在国际上处于中等的发展状况。
培训课件设备基本知识-空冷器
流体分布
设计合理的流体分布器， 确保流体均匀分布到整个 传热表面。
04
空冷器的安装与维护
空冷器的安装步骤
准备工作
检查空冷器设备及其配件 ，确保完好无损；确定安 装位置，并清理现场。
基础制作
根据空冷器的尺寸和重量 ，制作相应的混凝土基础 ，确保水平度和稳定性。
设备组装
按照说明书逐步组装空冷 器，连接进出水管、电源 线等。
本。
考虑传热效率
选择具有高效传热性能的空冷器，能 够提高冷却效率，减少能源消耗。
考虑设备维护和寿命
选择结构简单、材料耐腐蚀、易于维 护的空冷器，能够降低维修成本，延 长设备使用寿命。
不同类型空冷器的比较
直接接触式空冷器
冷却介质与被冷却介质直接接触，传 热效率高，适用于易挥发或易燃易爆
的被冷却介质。
根据通风方式的不同，空冷器可分为强制通风和自然通 风两种类型。强制通风需要配置风机，通过机械通风方 式提高空气流量和换热效率；自然通风则依靠自然风力 进行换热。
空冷器的应用领域
• 空冷器广泛应用于石油、化工、电力、冶金等领域，主要用于 处理高温流体，如工艺用水、化学反应物、蒸汽等。通过使用 空冷器，这些领域的企业能够实现节能减排、降低生产成本和 提高产品质量的目标。
02
空冷器的工作原理
空气冷却的原理
空气冷却的基本原理是利用空气作为冷却介质， 通过与被冷却物体表面进行热交换，将热量带走 ，从而达到冷却效果。
空气的自然对流和强制对流是实现热交换的主要 方式，自然对流依靠温差驱动，强制对流则通过 机械力驱动。
空冷器的传热过程
空冷器的传热过程主要包括三个阶段：热量的传递、热量的扩散和对流换热。
培训课件设备基本知 识-空冷器
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第四章空冷器的设计4.1 空冷器的设计条件4.1-1 设计条件1. 空气设计温度设计气温系指设计空冷器时所采用的空气入口温度。
采用干式空冷器时，设计气温应按当地夏季平均每年不保证五天的日平均气温[1][2][3]。
采用湿式空冷器时，将干式空冷器的设计气温作为干球温度，然后按相对湿度查出湿球温度，该温度即为湿式空冷器的设计气温。
我国各主要城市的气温列于附表4－1。
从该表可见我国绝大多数地区夏季平均每年不保证五天的日平均气温低于35℃。
当接近温度大于15－20℃时，采用干式空冷器比较合理。
在干燥炎热的地区，为了降低空气入口温度可以采用湿式空冷器。
2. 介质条件（1）适宜空冷器的介质条件适于采用空冷器的介质有石油化工过程中的气体,液体，水和水蒸汽等。
3.热流的操作条件（1）流量。
根据工艺要求而定。
（2）操作压力。
根据国家标准“空冷式换热器”的规定，最高的设计压为35 Mpa，这个压力可以满足石油化行业空冷器的操作要求。
（3）入口温度热流的入口温度越高其对数平均温差越大，因而所需要的传热面积就越小，这是比较经济的。
但是，考虑能量回收的可能性，入口温度不宜高，一般控制在120～130℃以下，超过该温度的那部分热量应尽量采用换热方式回收。
在个别情况下，如回收热量有困难或经济上不合算时，可适当介质入口温度。
就空冷器本身而言，考虑到介质温度升高会导致热阻的增加，传热效率下降，绕片式翅片管的工作温度可用到165℃而锒片式翅片管可用到200℃如果热流入口温度较低（低于70~80℃），可考虑用湿式空冷器。
（4）出口温度与接近温度对于干式空冷器出口温度一般以不低于55~65℃为宜[3]，若不能满足工艺要求，可增设后湿空冷，或采用干－湿联合空冷。
接近温度系指热流出口温度与设计气温之差值。
干式空冷器的最低值应不低于15℃[3]，否则将导致空冷器的面积过大，这是不经济的。
上述的设计数据应填入表4.1-1的”空气冷却器规格表”内.表41-1 空冷器设计规格表构架数量化学清洗片距架中心距特殊接管法兰面型式印记有无百叶窗自动手动温度表振动切换开关有无压力表机械设备风机型号驱动机型式减速机型式风机台数驱动机台数减速机台数风机直径驱动机转数转/分传动比风机功率驱动机功率功率调节型式: 手调自调调频转数:转/分支架支座材料: 叶片轮毂控制发生故障时的风机角度最大最小锁住百叶窗控制发生故障时的风机速度最大最小锁住出口温度控制精度±℃空气再再循环内循环外循环蒸汽盘管有无占地面积M2 总重kg运输重kg图号4.2翅片管参数的优化翅片管是空气冷却器的传热元件，翅片管的参数对空冷器的传热效率、功率消耗和噪声等有直接的关系[4]。
因此，选择合适的翅片管参数对空冷器设计是非常重要的的.以下就翅片管参数对传热和阻力降的影响及如何选择作出评述。
1 翅片管的参数翅片管的参数主要是指它的几何参数如图1所示。
图4.2-1 翅片管的几何参数图中几何参数的意义如下：b－翅片平均厚度，m ；b =0.5(bp +br)bp翅片顶部厚度，m ；br翅片根部厚度，m ；d－光管外径，m ；D－翅片外径，m ；dr－翅片根部直径，mH－翅片高度，m ；S－翅片间距，m ；ST－翅片管横向管心距，m ；SL－沿气流方向的管排之管心距，m ；一般说来，翅片管的光管直径、翅片厚度基本上是固定的。
所以在评价翅片管的性能时选择的参数主要是翅片高度，翅片间距和管心距。
这些参数对翅片管的翅化比起主导作用，同时对传热和压力降也产生很大影响。
翅片管参数的优化主要是指空冷器设计中如何合理地选择片高、片距和管心距这三个参数，使所设计的空冷器得到较高的传热效率和较低的阻力损失。
从而使空器设计处于较优的状态。
2 翅片管的翅化比和有效翅化比在空气冷却器中，管外以空气作为冷却介质与管内的热介质进行热交换。
由于空气的导热系数低引起管外侧的传热系数也较低，为了弥补管外侧的传热系数的不足，所以在管外增加翅片以达到强化传热的目的。
管外的翅片总面积与光管表面积之比称之为翅化比。
翅化比表示如下：o rf A AA+＝ε（4.2-1）式中：ε－翅化比Af－翅片表面积，m2；Ar－翅片根部面积，m2；Ao－光管外表面积，m2。
这个翅化比是几何翅化比，它没有考虑到翅片的效率。
翅片管的传热效率与翅片管的表面温度有关，翅片表面温度自根部至顶部是递降的，愈到翅顶，其传热平均温差愈低，传热效果就愈差。
翅片的传热效率为：E f ＝度主流温度－翅片根部温均温度主流温度－翅片表面平从文献[5]可得：bh H 1632.0092.1E m of •λ-= （4.2-2） 式中：E f －翅片管的传热效率 H －翅片的高度，m ；h o －翅片管对空气侧的传热系数，W/(m 2.K)λm －翅片材料的导热系数，对于铝 为203.5 W/(m.K) 将以上数据代入上式得到高低翅片管的效率如下： 高翅片效率， E f =1.092-0.1736 U F 0.359 低翅片效率， E f =1.092-0.1298 U F 0.359 式中的U F 为标准状态下的迎面风速，m/s ..两种翅片高度的翅片效率与迎面风速的关系如图 4.2-2 所示。
从图中可以看出翅片高度是影响翅片效率的主要因素，低翅片比高翅片有较高的翅片效率。
翅片的效率随迎风面风速 的增加而下降，0.760.780.80.820.840.860.880.90.920.94 2.32.52.83.23.5迎面风速m/s翅片效率图4.2－2 高低翅片的效率翅片效率与翅片材料、翅片厚度和高度、空气侧传热系数有关。
当翅片效率求得后便可由下式求翅片管有效翅化比：brf f A A A +εE ＝（4.2-3） 式中：ε－ 翅片管有效翅化比 。
从图4.2-2可以看出，低翅片有较高的翅片效率，但由于它的翅化比低，最终的有效翅化比还是比不上高翅片，所以在设计中当管内侧的传热系数较高时还是采用高翅片为好。
如果管内的传热系数较低时则应采用低翅片管。
2、 翅片管几何参数与管外侧传热系数的关系计算管外空气侧传热系数的公式很多，在进行翅片管参数评价时可采比较通用的Briggs 公式[6]，该公式的标准误差为5.1％。
该式适用于各种翅片高度、片距、管心距等.将空气参数、迎面风速代入相应的准数并加以化简，便得到以光管外表面为基准的管外侧传热系数如下式所示：（4.2-3） 式中：h 0 － 管外侧的传热系数 W/m 2.Kεμρλ718.0296.0333.0718.0282.0718.00)()(1378.0Frr U HS p a d h -=Pr －空气的普兰特准数；λμ=C Pr ； λ－空气导热系数，W/m.K ； μ－空气的粘度，pa.s ; C －空气的比热，J/(kg.K) ;U F －标准状态下的迎风面风速，m/s ； ρ－空气密度，kg/m 3 ；S-翅片净间距，m H-翅片高度，m d r -翅根直径，mε－ 翅片管的有效翅化比a －系数，为迎风面积与最窄通风面积之比值。
它是与翅片管的高度、管心距和片厚有关的参数。
)(75.0a r r d D Sbd ---=T TS S (4.2-4)将空气为60℃时的物性参数代入可得管外侧的传热系数表达式：（4.2-5）从上式可看出，管外给热系数是翅片管根部直径、片距、片高、管心距、迎风面风速和有效翅化比等的函数，除迎风面风速外均是翅片管的几何参数，这些几何参数有的是互相关联的，为了确切地说明这些几何参数对空气膜给热系数的影响，下面就以高低两种翅片，各选两种管心距和三种不同片距，计算出不同风速下的空气膜给热系数，并将其结果绘成下图（图4.2-3）ε718.0296.0718.0282.00)(69.8F r U H S a d h -=2004006008001000120014001.522.533.54管外侧传热系数 W /(m ^2.K )_图4.2-3 翅片管的管外空气侧传热系数从图4.2-3可看出：（1） 各种几何参数的翅片管，其管外空气侧的传热系数随迎风面风速的增加而增加（2） 翅片管空气侧的传热系数随翅片的高度的增加而增加； （3） 翅片管空气侧传热系数随翅片间距的增加而下降； （4） 翅片管空气侧传热系数随管心距的增加而下降；为了工程上的估算方便，下面给出两种翅片管的简化计算公式： 高翅片管（翅片高H=16m ）： h 0=441.51U F0.718低翅片管（翅片高H=12.5mm ）: h o =395.11U F 0.718上两式的简化条件是：空气定性温度60℃ ；光管外径do=25mm ；翅片厚度b=0.4mm;高翅片的翅片效率E f =0.85;低翅片管的翅片效率E f =0.9翅片间距S=2.31mm2、翅片管的几何参数与管外压力降的关系空气流经翅片管管外侧时，气流对翅片表面的摩擦、气体的收缩和膨胀引起了气流的压力损失，通常称之为管外压力降。
这种压力降主要与风速、翅片管型式、几何参数及制造质量有关。
至今为止，压力降的精确理论计算尚未见到，目前所采用的计算公式均是经验公式。
国内外在这方面都做出大量的实验，归纳出各种型式的关联式，下面是罗宾逊（Robinson）和勃列格斯（Briggs）[7]通过试验归纳的计算式：△Ps＝37.86Re-0.3182515.0927.0rT2)()dS(sLT GnSSρ⨯-（4.2-6）若取空气定性温度为60℃时的物性参数代入（4.2-6）式得：△P s=0.0678 N t S T-0.927a1.684U F1.684（4.2-7）式中：△Ps－管外侧静压降，paNt－沿气流方向翅片管的排数；ST－管束的横向管心距，m ；a －管束的迎风面积与最小通风面积之比；UF－迎风面风速 m/s为了便于分析比较，将不同片高、片距和管心距的翅片管，改变迎风面风速按（4.2-7）式计算出相应参数下的管外静压降，并将结果绘于图4.2-4。
5101520251.522.533.54静压降 m m 水柱图4.2-4 翅片管的管侧静压降从图4.2-4可看出：（1） 管外静压降随风速的增加而增加；（2） 在相同的风速下，管外静压降随管心距的增加而下降、随翅片间距的加而减少。
空冷器中翅片管的管外静压降是决定功率消耗的重要因素 。
另一方面，静压降的增加也导致了噪声的增大。
因此，从降低功率消耗和噪声来看，都需要找出一组较为合适的翅片管参数，使得它的压力降最小。
3 翅片管几何参数的选择尽管空冷器采用的冷却介质是取之不尽的空气，但要达到高效地利用空气亦不 是一件易事。
因此空冷器的优化设计就成了众所关心的课题。
为了达到空冷器的优化设计的目的，需要将空冷器的翅片管几何参数与整个空冷器费用进行关联，找出它们之间的关系，为合理选用翅片参数提供依据。