空冷式换热器创新.ppt

空冷式换热器 一、概述 1. 空冷器的发展概况 2. 空冷方式与水冷方式的优缺点比较 1. 空冷器的发展概况 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、化工行业中空冷器是主要的工艺设备之一，故其研究倍受重视，从其设计、制造、结构改进到其传热机理的研究与实验一直都在进行。 本来水是最理想的冷却介质，所以传统的工业冷却系统都是水冷。但自二十世纪四十年代以来，随着工业，特别是炼油、化工、动力冶金工业的发展，工业用水量急剧增加，出现了水供应不足，而且人们对保护环境、防止工业用水对江河湖海污染的呼声日益高涨，同时由于能源日益短缺，要求最大限度地节约能源。鉴于这些原因，迫切要求开发新的冷却介质和冷却设备。取之不尽、用之不竭的空气就自然受到了人们的重视。 在一个相当长的时期内，空冷器未受重视的原因，主要是空气热焓值太低，其比热为0.24千卡/公斤℃，仅为水的1/4，因此在相同冷却热负荷下，需要的空气量将是水的4倍。而且空气的密度、给热系数又远比水小，所以若用常规的传热元件，空冷器的体积势必比水冷器大的多。又由于大气温度随气候、季节、昼夜变化大，被冷介质的出口温度不易控制。所以直到二十世纪二十年代，才出现第一台空冷器。这台空冷器安装在美国西部一个炼油厂，作为排汽冷凝器。它采用立式布置管束，自然通风。1930年开始用单面立式和卧式布置的翅片管管束，并用风机驱动空气，这一发展可以说是空冷技术发展史上的一次突破。在二十世纪五十年代以前工业装置上空冷器都是干空冷，结构型式和操作经验很不完善。以后为了提高冷却性能、扩大适用范围，从多方面进行了改进。例如： ①为了适应高气温要求，发展了湿式空冷器，干、湿联合空冷； ②为了适应低气温与高粘、易凝流体的冷却，设计出了内、外热风再循环、自调百叶窗、加热蒸汽盘管、纵向内翅片管等等； ③为精确控制工艺介质的出口温度和节约动力消耗，发展了自调倾角风机、自动调速风机、变频电机等等； ④为了适应各种操作温度和压力，研制出了多种结构型式的管束和管箱，如水平式、斜顶式、立式管束，丝堵式、可卸盖板式、可卸帽盖式、集合管式、分解式管箱； ⑤为了提高传热效率、耐腐蚀性能、降低功率损耗，出现了数十种不同类型的翅片管，如I型简单绕片管、L型绕片管、LL型绕片管、滚花型绕片管、镶嵌式翅片管、双金属轧制翅片管、椭圆翅片管、开槽翅片管等等； ⑥为了降低噪声，提高风机效能，发展了各种风机叶型和传动型式，如R型、B型玻璃钢叶片，铸铝叶片、铝合金叶片、V带传动、同步带传动、齿轮减速器传动、电动机直接传动等等。 总之，随着空冷器应用范围的扩大，其技术不断提高，结构型式日益完善。 目前空冷器使用的场合很广，除炼油厂、石油化工厂大量使用外，在液化天然气、液化石油气、煤的液化、煤气管道、火力发电、柴油机发电、海洋工程、原子能工程以及城市垃圾处理等装置中都在使用。 我国自1964年研制成功空冷器以来，在炼油厂和石油化工厂迅速得到应用，从轻油到重油、渣油，从正压到负压，从炎热的南方到严寒的北方，从水源充足的地区到缺水地区，都已成功地使用了空冷器。 1） 在炼油工业中的应用 空冷器最早应用在炼油工业。1948年美国TEXCO CORPUS CHRIST炼厂首先以空冷器取代了水冷，即出现了所谓全空冷炼厂。五十年代末期，英国的WHIFEGATE炼厂和DOLYTON炼厂均以空冷取代了水冷。1971年加拿大建的土坡角炼厂和比利时建的费芦炼厂也以空冷取代了水冷。大量使用空冷器后，炼厂用水量大幅度下降，使每加工一吨原油耗水量从几吨、甚至十几吨降到了一吨以下。 2） 在化学工业中的应用 空冷器特别适用于各种化工产品的冷却。在合成氨、合成醇、氯化物、聚氯乙稀、烷基苯、化纤以及酸、糠醛等有机分馏工艺装置中均有大量用例。对于遇水易爆、易溶的有毒介质，采用空冷尤为合适。 3） 在动力工业中的应用 国外电站空冷已有40多年历史，目前仍在继续发展。火力发电站改为空冷一般可节水90%以上。 4） 在冶金工业中的应用 空冷技术在冶金工业中的应用也比较成熟，主要用于高炉、平炉、金属炉循环水的冷却。 5） 在原子能工业中的应用 在原子能工业中新的用例是在快速反应堆的芯部，冷却循环液态金属钠。在此用空冷器的优点是一旦发生熔融的盐或金属从工艺侧泄漏，不至发生危险性反应。 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