常見的幾種空冷器的結(jié)構(gòu)及原理介紹

瀏覽：847 次 更新時間：2021-12-22

空冷器是一種常見的冷凝換熱設(shè)備，具有結(jié)構(gòu)簡單、操作壓力低、節(jié)能、節(jié)水 的特點。對常規(guī)空冷式換熱器、板式空冷器、復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器等三種常見空冷器的基本 結(jié)構(gòu)、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(huán)式、斜頂式空冷 器；按空氣的通風(fēng)方式分有三類：自然通風(fēng)式、 引風(fēng)式、鼓風(fēng)式空冷器；按冷卻方式分有三類： 濕式、干式、干濕聯(lián)合式空冷器。
以下對三種常見空冷器的工作原理、結(jié)構(gòu)及 特性進行介紹，分別是常規(guī)空冷式換熱器、板式空冷器、復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器。

常規(guī)空冷式換熱器
常規(guī)空冷式換熱器是利用環(huán)境中的低溫位空氣與高溫位介質(zhì)進行換熱，達到降低介質(zhì)溫度或使氣態(tài)介質(zhì)冷凝的目的。熱流體由物料管線流經(jīng)換熱管束進行冷卻，在排出管匯集并排出。空氣作為冷卻劑由安裝在管束下方的軸流式通風(fēng)機向上吹過管束間隙，用于使管內(nèi)介質(zhì)冷卻或冷凝。
空冷器管束主要由翅片管構(gòu)成，翅片管可分為橫向、縱向兩大類。
常規(guī)空冷式換熱器具有突出的節(jié)能、環(huán)保特點。它將空氣作為冷卻介質(zhì)，用于高溫介質(zhì)的冷凝換熱，與水冷器相比是一種顯著的節(jié)能設(shè)備。此類設(shè)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(shè)備，它結(jié)合了板式換熱器、空冷式換熱器的換熱原理，其結(jié)構(gòu)及性能也綜合了這兩種設(shè)備高效、節(jié)能的優(yōu)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(nèi)熱介質(zhì)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(fēng)機帶動空氣通過換熱板間通道橫穿板束，與板內(nèi)熱介質(zhì)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(jié)構(gòu)。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(nèi)部形成三維網(wǎng)狀復(fù)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(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，不可拆卸，一旦板束內(nèi)局部發(fā)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(fā)及空氣增濕使管外膜傳熱系數(shù)大大提高，約為干空冷的2倍。同時設(shè)計氣溫降低，使對數(shù)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(jié)垢的問題。
板式空冷器具有以下特點：
1、節(jié)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(zhì)的流通面積大，管系壓降減小。這兩點使得板式空冷器節(jié)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(wù)情況下，板式空冷器比常規(guī)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(jié)垢，當(dāng)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(shè)備浪費。

復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器
在煉油化工生產(chǎn)過程中的冷卻、冷凝工段廣泛應(yīng)用的另一類空冷器類型是復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器。復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器是一種較新型的冷凝換熱設(shè)備，將空冷、水冷、蒸發(fā)三種冷卻方式進行 組合，并優(yōu)化提高換熱效率。復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器同時應(yīng)用了潛熱、顯熱換熱機理，其優(yōu)點體現(xiàn)在顯著的節(jié)能與節(jié)水性能。復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器 具有系統(tǒng)壓降低、綜合效率高等優(yōu)點，并且在減少空冷器蒸發(fā)段結(jié)垢，防“白霧”方面效果顯著。
一臺復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器主要由以下幾部分構(gòu)成：風(fēng)機、翅片預(yù)冷器、收水器、分水裝置、冷凝管束、集水箱、循環(huán)水泵等。高溫介質(zhì)經(jīng)液體進口管線進入翅片預(yù)冷器，從下部盤管段經(jīng)過并排出的低溫濕空氣在軸流風(fēng)機的作用下流經(jīng)翅片預(yù)冷器，利用大溫差對高溫介質(zhì)進行冷卻，使高溫介質(zhì)通過翅片預(yù)冷器后溫度有所降低。經(jīng)過翅片管段預(yù)冷的高溫介質(zhì)繼續(xù)流入復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器主體結(jié)構(gòu)內(nèi)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(fēng)機作用下流經(jīng)冷凝管束間隙，管束外表面水膜蒸發(fā)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(fù)合型蒸發(fā)式空冷器的特點主要有：
1、設(shè)備投資較空冷器串聯(lián)水冷器的方案有所降低。在采用復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器后，不需要再串聯(lián)水冷器。
2、能有效減少設(shè)備蒸發(fā)段管線的結(jié)垢，并能 消除“白霧”。高效脫水器及翅片預(yù)冷器的配合使用，能消除“白霧”現(xiàn)象，且高溫工質(zhì)在空冷段被預(yù)冷后可大大減緩蒸發(fā)段結(jié)垢現(xiàn)象。
3、節(jié)能效果顯著。復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器冷凝 管束的合理布管方式，能減少復(fù)合型蒸發(fā)式空冷器內(nèi)部冷凝介質(zhì)的流動阻力損失，從而使裝置管系的壓降減小，提高節(jié)能效果。

4、設(shè)備傳熱效率高。采用復(fù)合型蒸發(fā)式空冷 器經(jīng)翅片預(yù)冷器和冷凝管束對高溫介質(zhì)進行雙段降溫，介質(zhì)冷卻溫度能夠逼近濕球溫度，介質(zhì)的工作范圍也能得到擴展。