【正文】 法蘭 螺栓連接，各連接面之間均采用橡膠 板和密封膠進(jìn)行密封，以防漏風(fēng)、漏 水。 ? 因為蒸發(fā)空冷主要是靠管外水膜的蒸發(fā)而不是靠空氣溫升來帶走管內(nèi)的大部分熱量 ， 所以蒸發(fā)空冷對空氣入口溫度不敏感；同時管內(nèi)熱流體將其熱量通過管壁傳遞給水膜 ， 提高了水膜的溫度 ，同時引風(fēng)式風(fēng)機(jī)在管束中形成負(fù)壓 ， 從而增大了管外水膜的蒸發(fā)效率 ， 所以它對空氣入口濕度也不敏感；因此環(huán)境氣溫 、 濕度的波動以及季節(jié)變化對蒸發(fā)空冷的冷卻效果影響較小 ， 固蒸發(fā)空冷的操作彈性大 ， 適用地區(qū)廣 ， 可操作性好 。 ? 因為在蒸發(fā)空冷中空氣攜帶熱量主要是靠增加攜濕量帶走水的蒸發(fā)潛熱 ， 而不是靠空氣溫升顯熱 ，從而所需風(fēng)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于干空冷和濕空冷；而且由于采用光管管束 ， 空氣穿過管束的壓降小 ， 使風(fēng)機(jī)能耗進(jìn)一步降低；同時光管外表面水的成膜性好 ， 水的汽化潛熱很高 ， 在合理設(shè)計下 ， 可達(dá)到較高的蒸發(fā)冷卻效果 ， 水耗很低；與干空冷加后水冷相比 ， 它又省去了后水冷器 ， 固其操作費(fèi)用很低 。 ? 與干式和濕式空冷器相比 ， 蒸發(fā)空冷具有以下優(yōu)點(diǎn)： ? 1. 傳熱效率高 ， 冷卻效果好 ， 所需傳熱面積小 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 。 它可使工藝流體出口溫度冷到接近環(huán)境濕球溫度 。 ? 在蒸發(fā)空冷中噴淋水一面循環(huán)噴淋一面蒸發(fā) ， 則噴淋水中的鹽類濃度逐步增大 ， 達(dá)到一定程度會在管外壁上結(jié)垢 ， 會使設(shè)備傳熱性能下降 ， 所以應(yīng)將貯水池中的水連續(xù)或定期排放出一部分 ， 以把鹽類濃度控制在產(chǎn)生污垢的界限以下 ,為此要給貯水池中補(bǔ)充一定量的新鮮水以保持水中鹽類濃度 ， 防止管外結(jié)垢 ， 并補(bǔ)償蒸發(fā)的水量和排放的水 。 傳熱管外表面水膜的蒸發(fā)使得空氣穿過光管管束后濕度增加而接近飽和 ， 引風(fēng)式軸流風(fēng)機(jī)將飽和濕空氣從管束中抽出使其穿過位于噴淋水分配器上方的除霧器 ， 除去飽和濕空氣中夾帶的水滴后從設(shè)備頂部風(fēng)機(jī)出口處排入大氣中 。 三 ﹒ 工作原理與特點(diǎn) ? 圖 — 3. 蒸發(fā)空冷工作原理示意圖 蒸發(fā)空冷布管示意圖 ? 蒸發(fā)空冷的結(jié)構(gòu)與工藝流程如圖 — 3所示 。 同時雙方共同對該設(shè)備進(jìn)行了現(xiàn)場標(biāo)定 ， 測試數(shù)據(jù)表明這臺蒸發(fā)空冷的冷卻效果大大優(yōu)于立式水冷器 ， 使氨的出口溫度接近環(huán)境濕球溫度；而且設(shè)計計算結(jié)果與實(shí)測數(shù)據(jù)一致性很好 ， 證明其設(shè)計計算方法和計算程序是切實(shí)可靠的 。 文獻(xiàn) 【 11】 介紹了洛陽石化工程公司針對蒸發(fā)空冷在實(shí)驗室進(jìn)行了三個試樣 、 多種工況的試驗 ， 對其傳熱性能進(jìn)行了研究 ， 對各種結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了篩選 ， 推導(dǎo)了傳熱方程式 ， 并按照煉油廠常減壓裝置汽油 、 煤油 、 輕柴油和重柴油產(chǎn)品后冷的工藝要求 ， 分別進(jìn)行光管蒸發(fā)空冷和管殼式水冷器的設(shè)計計算 ， 對兩種計算結(jié)果進(jìn)行了比較和分析；并和西安化工機(jī)械廠共同于 1987年研制了一臺蒸發(fā)空冷 ， 在長嶺煉油廠進(jìn)行了工業(yè)性試驗和技術(shù)標(biāo)定 （【 12】） 。 ? ? 我國在二十世紀(jì)八十年代初從國外引進(jìn)的十幾套石蠟成型裝置中均帶有蒸發(fā)空冷 ，用于其制冷劑的冷凝冷卻 。 文獻(xiàn) 【 8】 提出了三種不同結(jié)構(gòu)型式的蒸發(fā)空冷芯子的設(shè)計方法 ，并以實(shí)例計算進(jìn)行方案比較 ， 得出的結(jié)論是通過適當(dāng)使用填料而不用翅片管增加傳質(zhì)面積 ， 即可大大提高光管蒸發(fā)空冷的冷卻性能 。 二 ﹒ 國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ? 表面蒸發(fā)型空冷式換熱器 （ 以下簡稱蒸發(fā)空冷 ） 是一種比濕空冷和干空冷加后水冷性能更優(yōu)越的新型冷卻器 ， 是國內(nèi)外近年來著力開發(fā)的一種新型冷換設(shè)備 ， 是空冷技術(shù)的發(fā)展方向 。 濕式空冷器僅適合于冷卻進(jìn)口溫度低于 70～ 75℃ （【 1】 、【 2】） 的熱流體 （ 如果熱介質(zhì)進(jìn)口溫度高于 80℃ 時 ， 翅片管表面極易結(jié)垢 ） ， 它可將熱流體冷卻到高于環(huán)境濕球溫度 5℃ 左右 （【 1】） 。 而且隨著節(jié)能技術(shù)的提高和改善 ， 干式空冷器的使用由熱流體進(jìn)口溫度大部分在 180℃ 左右下降到 100～ 120℃左右 ， 對于 120℃ 以上的熱流體大多采用了熱能回收措施而無干式空冷器的用武之地 ， 它對低溫位熱流體的冷卻無能為力 ， 為了得到較低的熱流體出口溫度 ， 必須對干式空冷器配后水冷器 。 五、表面蒸發(fā)式空冷器 ? 1. 概述 ? 2. 結(jié)構(gòu)型式 ? 3. 設(shè)計 ? 4. 工業(yè)應(yīng)用 第一節(jié) 概述 ?一、背景 ?二、國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r ?三 ﹒ 工作原理與特點(diǎn) 一、背景 ? 空冷式換熱器 （ 以下簡稱空冷器 ） 是以環(huán)境空氣作為冷卻介質(zhì) ， 依靠翅片管擴(kuò)展傳熱面積強(qiáng)化管外傳熱 ， 靠空氣橫掠翅片管束后的空氣溫升帶走管內(nèi)熱負(fù)荷 ， 達(dá)到冷凝冷卻管內(nèi)熱流體的目的；它在煉油 、 化工行業(yè)中是主要的工藝設(shè)備之一 ， 故其研究倍受重視 ， 從其設(shè)計 、 制造 、 結(jié)構(gòu)改進(jìn)到其傳熱機(jī)理的研究與試驗一直都在進(jìn)行 。 ? （ 2） 輪輻式翅片管 大約在六十年代中期 ，由英國 “ Wheelfin”公司首先研制成功 ， 其傳熱效率較光滑翅片管高 ， 但空氣壓力降也加大 。 ? （ 7） 紊流式翅片管 ? 這一類翅片管形式很多 ， 其共同點(diǎn)就是通過對翅片本身結(jié)構(gòu)的改變 ， 使空氣流經(jīng)翅片時產(chǎn)生擾流 ， 破壞其邊界層 ， 以提高管外膜傳熱系數(shù) 。 ? 橢圓型翅片管的優(yōu)點(diǎn)： ? A． 與同樣橫截面的圓管相比 ， 其水利直徑小 ， 因而管內(nèi)給熱系數(shù)較大 ， 而且由于在管子后面形成的渦流小 ， 所以管外壓降可減少 30%； ? B． 與同樣的橫截面的圓管相比 ， 其表面積約大 15%。 傳熱性能較好 ， 介于Ｇ型和Ｌ型翅片管之間； ? C． 翅片整體性和剛度高 ， 由于翅片牢固 ，不易變形 ， 可用高壓水 、 高壓氣清垢；同時由于內(nèi)外管緊密結(jié)合 ， 能長期保持高傳熱性能 。 它克服了 L型 、 LL型繞片管的缺點(diǎn) 。 ? 其缺點(diǎn)是翅片和管子二種金屬在大氣中易引起電化學(xué)腐蝕 ， 抗腐蝕性差 ， 造價高 。 翅片與管子接觸面積大 ， 貼合緊密 ， 牢靠 ， 能保持其性能長期不變 ， 翅片與鋼管的結(jié)合力及承受冷熱急變能力比Ｌ型和ＬＬ型翅片管好 。 傳熱性能也比Ｌ型略好 ， 其價格比Ｌ型略貴 。所以Ｌ型繞片管適用于工作條件比較平穩(wěn) ， 溫度無突變的場合 ， 也不宜用于振動很大的場合；它耐大氣腐蝕性差 ， 在濕空冷中使用壽命很短 。強(qiáng)化管外傳熱最有效的手段有兩種： ? a： 靠傳熱管外表面水膜的蒸發(fā)強(qiáng)化管外傳熱 — 表面蒸發(fā)式空冷器 ? b： 靠擴(kuò)展管外傳熱面積來強(qiáng)化管外傳熱 — 翅片管 （ 普通的干式和濕式空冷器 ） ? 翅片管是一種高效傳熱元件 ， 它代表著普通空冷器的主要特征 ， 是普通空冷器的核心和關(guān)鍵元件 ， 它的性能直接影響著普通空冷器的發(fā)展 ，在普通空冷器中翅片管的費(fèi)用約占管束總費(fèi)用的 60%以上 。 噴淋型濕式空冷器由于采用立放管束 ， 管子為三角形排列 ， 其噴透性較差 ， 第二排后面的管子噴不上水 ， 而且翅片管水的成膜性差 ， 再加上其噴咀容易堵塞 ， 均嚴(yán)重影響濕式空冷器的冷卻效果 ， 而且其翅片管容易被腐蝕和結(jié)垢 ， 不僅縮短了濕空冷器使用壽命 ，而且影響其傳熱效率 。 增濕降溫的空氣經(jīng)過擋水板除去夾帶的水滴后橫掠翅片管束；它仍然完全依靠空氣溫升來冷卻或冷凝管內(nèi)熱流體 。濕式空冷器根據(jù)其噴水方式可分為增濕型和噴淋型兩種． ? （ 3） 干濕聯(lián)合式空冷器 ? 干濕聯(lián)合式空冷器就是將干空冷和濕空冷器組合成一體，由于組合方法的不同，結(jié)構(gòu)形式也有多種變化。 ? 空冷器按冷卻方式分為：干式空冷器 、 濕式空冷器 、 干濕聯(lián)合式空冷器以及表面蒸發(fā)式空冷器 。 冷卻方式 ? （ 3） 自然通風(fēng)式空冷器：自然通風(fēng)式空冷器是借管束上面的熱空氣和管束下面的冷空氣的密度差引起的空氣自然流動而帶走管內(nèi)熱量達(dá)到冷卻管內(nèi)熱流體的目的 ， 空氣的速度主要取決于風(fēng)筒的高度和通過管束及空氣的溫度 。 ? （ 2） 斜頂式空冷器：管束斜放呈人字形 ， 夾角一般在60℃ 左右 ， 風(fēng)機(jī)置于管束下方空間的中央 。 水冷與空冷相比的優(yōu)點(diǎn) ? 水冷的優(yōu)點(diǎn) ? 1． 水冷通常能使工藝流體冷卻到低于空氣溫度 2～ 3℃ ，且循環(huán)水在水塔中可被冷卻到接近環(huán)境濕球溫度； ? 2． 水冷對環(huán)境溫度變化不敏感； ? 3． 水冷器結(jié)構(gòu)緊湊 ， 其冷卻面積比空冷器冷卻面積要大的多； ? 4． 水冷器可以設(shè)置在其他設(shè)備之間 ， 如管線下面； ? 5． 用一般列管式換熱器即可滿足要求； ? 6． 無噪聲 。 ? 實(shí)踐證明空冷器不僅可以節(jié)約大量用水 ， 防止對環(huán)境的污染 ，而且維護(hù)費(fèi)用低 ， 還較安全可靠 ， 與水冷相比 ， 還具有更長的使用壽命 ， 因此發(fā)展空冷器技術(shù)和設(shè)備即是節(jié)水 、 保護(hù)環(huán)境的要求 ， 也是節(jié)能的要求 。 ? 5） 在原子能工業(yè)中的應(yīng)用 ? 在原子能工業(yè)中新的用例是在快速反應(yīng)堆的芯部 ， 冷卻循環(huán)液態(tài)金屬鈉 。 對于遇水易爆 、 易溶的有毒介質(zhì) ，采用空冷尤為合適 。 1971年加拿大建的土坡角煉廠和比利時建的費(fèi)蘆煉廠也以空冷取代了水冷 。 ? 我國自 1964年研制成功空冷器以來 ， 在煉油廠和石油化工廠迅速得到應(yīng)用 ， 從輕油到重油 、 渣油 ， 從正壓到負(fù)壓 ， 從炎熱的南方到嚴(yán)寒的北方 ， 從水源充足的地區(qū)到缺水地區(qū) ，都已成功地使用了空冷器 。以后為了提高冷卻性能 、 擴(kuò)大適用范圍 ， 從多方面進(jìn)行了改進(jìn) 。 這臺空冷器安裝在美國西部一個煉油廠 ， 作為排汽冷凝器 。 ? 在一個相當(dāng)長的時期內(nèi) ， 空冷器未受重視的原因 ， 主要是空氣熱焓值太低 ， 其比熱為 /公斤 ℃ ， 僅為水的 1/4，因此在相同冷卻熱負(fù)荷下 ， 需要的空氣量將是水的 4倍 。 ? 本來水是最理想的冷卻介質(zhì)，所以傳統(tǒng)的工業(yè)冷卻系統(tǒng)都是水冷。 在煉油 、 化工行業(yè)中空冷器是主要的工藝設(shè)備之一 ， 故其研究倍受重視 ， 從其設(shè)計 、 制造 、 結(jié)構(gòu)改進(jìn)到其傳熱機(jī)理的研究與實(shí)驗一直都在進(jìn)行 。取之不盡、用之不竭的空氣就自然受到了人們的重視。所以直到二十世紀(jì)二十年代 ， 才出現(xiàn)第一臺空冷器 。 在二十世紀(jì)五十年代以前工業(yè)裝置上空冷器都是干空冷 ， 結(jié)構(gòu)型式和操作經(jīng)驗很不完善 。 目前空冷器使用的場合很廣 ， 除煉油廠 、石油化工廠大量使用外 ， 在液化天然氣 、 液化石油氣 、 煤的液化 、 煤氣管道 、 火力發(fā)電 、 柴油機(jī)發(fā)電 、 海洋工程 、 原子能工程以及城市垃圾處理等裝置中都在使用 。 五十年代末期 ， 英國的 WHIFEGATE煉廠和DOLYTON煉廠均以空冷取代了水冷 。 在合成氨 、 合成醇 、氯化物 、 聚氯乙稀 、 烷基苯 、 化纖以及酸 、 糠醛等有機(jī)分餾工藝裝置中均有大量用例 。 ? 4） 在冶金工業(yè)中的應(yīng)用 ? 空冷技術(shù)在冶金工業(yè)中的應(yīng)用也比較成熟 ， 主要用于高爐 、平爐 、 金屬爐循環(huán)水的冷卻 。 ? 2） 空冷器與節(jié)能的關(guān)系 ? 空冷器一般是把高溫工藝介質(zhì)的熱量散入大氣中 （ 空冷預(yù)熱器類型除外 ） ， 無助于節(jié)能 ， 但從冷卻觀點(diǎn)看 ， 空冷器比水冷器耗用動力要少的多 ， 有助于節(jié)能 ， 是節(jié)能設(shè)備 。 ? 2． 冷卻水往往受水源限制 ， 需設(shè)置管線和泵站等設(shè)施； ? 3． 特別對較大的廠 ， 選廠址時必須考慮有充足的水源； ? 4． 水腐蝕性強(qiáng) ， 需要進(jìn)行處理 ，以防結(jié)垢和臟物的淤積； ? 5． 循環(huán)水壓高 （ 取決于冷卻器和冷水塔的相對位置 ） ， ? 故水冷能耗高； ? 6． 由于水冷設(shè)備多 ， 易于結(jié)垢 ，在溫暖氣候條件下還易生長微生附于冷卻器表面 ， 常常需要停工清洗； ? 7． 電源一斷 ， 即要全部 停產(chǎn) 。 ? a. 百葉窗型號表示方法 ? ? ? 公稱尺寸 ， 長 寬 ， m ? 調(diào)節(jié)方式 ? b. 示例 ? ① 手動調(diào)節(jié)百葉窗 ， 長 9m、 寬 3m， 其型號為： ? SC9 3 ? ② 自動調(diào)節(jié)百葉窗 ， 長 6m、 寬 2m， 其型號為： ? ZC6 2 5) 空冷器型號的表示方法 ? ? 百葉窗型式 ， 公稱尺寸 /臺數(shù) ? 構(gòu)架型式 ， 公稱尺寸 ， 開 （ 閉 ） 型式 /臺數(shù) ? 風(fēng)機(jī)型式 ， 葉輪直徑 102mm/臺數(shù) ? 管束型式 ， 公稱尺寸 /片數(shù) ? 示例： ? ① 鼓風(fēng)式空冷器 ? 鼓風(fēng)式空冷器 、 水平式管束 、