空冷器的工艺设计

空冷器的工艺设计

【摘要】本文介绍了空冷器的典型工艺设计流程和方案，分析了在工艺设计过程中的主要设计参数选取，空冷器在化工生产中占着非常重要的比重，国内外对空冷器的工艺设计有着系统的研究。本论文以甘肃伏龙泉当地的气候条件作为数据来源，根据工艺要求、场地情况、环境温度变化资料和环保要求，确定具体的设计参数、总体方案、空冷器的型式，对空冷器的设计研究具有非常重要的参考价值和意义。

【关键词】空冷器工艺参数翅片管管程数管束风机总体方案

1工况条件

1.1空冷器的主要设计参数如下

1.2工艺气组分如下

1.3设计要求

环境设计温度35℃，海拔影响不计，管内压降20 KPa。

2工艺参数确定

2.1 空气设计温度确定

空气设计温度指设计空冷器时选用的当地空气入口干

球温度。

本次设计根据需方提供气象数据，确定空气入口温度为35℃。

2.2 管内介质设计温度确定

2.2.1入口温度确定

理论上热流入口温度愈高，采用空冷愈经济，但入口温度超过200℃时，应考虑用其他换热器进行热量回收。

2.2.2出口温度确定

出口温度的选取直接影响空冷器经济性的重要指标，直接决定空冷器型式的选择。

2.3 干式、湿式空冷器型式确定

一般条件下，对于干式空冷器接近温差一般应大于15℃，若热流体出口温度不能满足要求，则考虑采用湿式空冷器。需方给出管程进出温度为75℃/45℃，接近温度为30℃，本次设计使用干式空冷合理。

2.4 管排数确定

管排数对于空冷器经济性的影响较大，从经济上考虑，一般希望空气温升15-20℃，

增加管排数，空气温升增加，但压降也增加，合理选择管排数的意义重大。本次设计为天然气冷却，确定管排数为6。

2.5 迎面风速确定

迎面风速代表了空气经过翅片管的速度，过小会导致空

气出口温度过高，空气与热流

的温差低，换热效率降低，需增大换热面积，成本增加；受风机转速的影响，迎面风速不能设计过高。根据以往设计经验，本次设计管排数为6，所以拟设计迎面风速为2.5-3 m/s.

2.6 管程数的确定

选择管程数主要取决于允许管程压降和流体温度变化

范围，以上两者较大时可以选用多管程，单相流全冷却时，在满足允许压降的条件下应尽量提高流速，管内流体处于湍流状态对换热最有利，因此选用双管程以上比较合适。本次设计根据压力降以及管程流速，选用双管程。

3总体方案设计

3.1管束尺寸设计

3.1.1翅片管参数设计

常用翅片管尺寸为，基管￠25x2.5mm，翅片类型为DR （双金属轧制），翅片厚度为0.4mm，翅片外径为57mm，每米翅片数不少于433 片，这是一种常用高翅片管，另外还有许多种类的翅片管，具体选用原则要考虑压降，内外膜传热系数，经济性以及设备尺寸要求等因素，本次选用上述参数的翅片管，翅片基管材质选用20 钢管（GB9948-2006）。

3.1.2管外条件设计

空冷器也是一种换热器，与其他类型换热器最大的区别是管外介质一般是空气，相比其他换热器来说，环境因素对

空冷器的影响很大。首先是环境温度的影响，直接决定了管外介质的温度，影响传热温差，进而影响换热效率；其次是海拔的影响，直接影响管外介质的密度，影响管外介质的体积流量。此次设计环境设计温度由甲方确定为35℃，海拔比较低，暂时忽略海拔对管外介质的影响。

3.1.3管内条件设计

此次设计管内介质为天然气，按天然气主要组分选取管内污垢热阻系数，另外需要考虑的是管内压降数值，可以通过改变管程数以及改变换热管内径或者长度来满足允许压

降值。3.1.4管束规格型号设计

通过改变换热管数量和长度，得出管束的宽度，因为风机扩散为圆形，所以空冷器的长宽最好趋近于正方形或者正方形的组合。本次设计确定空冷器尺寸为5m×2.5m。

3.2风机选型设计

根据NB/T47007-2010 中7.3.3.3 每台风机的回转面积至少应占该风机所对应管束迎风面积的40%。我们可以得出本次设计选用直径为1.8 米的风机 2 台，风机型号为：

G-TF18L4-Vs5。实际空冷器所需的标准风量为135000 m3/h，两台风机的总风量为140000 m3/h，大于空冷器所需要的标准风量，所以选取两台G-TF18L4-Vs5风机满足工况要求。

4结语

通过以上论证，对空冷器的主要参数：温度、管排数、

管程数、迎面风速、干湿空冷器型式、翅片管规格、管束规格型号、风机型号、风量等的方案确认，满足此工况下热流体冷却的要求。另外，在化工企业等生产工艺过程都有采用空气冷却的实例，随着设计和制造技术的进步，空冷器得到越来越广泛的应用。

参考文献：

[1] GB150-2011《压力容器》中国标准出版社出版发行.

[2] GB151-1999《管壳式换热器》中国标准出版社出版发行.

[3] NB/T47007-2010《空冷式热交换器》新华出版社出版发行.

[3]GB/T13274-1991《一般用途轴流通风机技术条件》中国标准出版社出版发行.