板式冷却器般用于气体冷凝冷却也适用于真

　　1 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 二、总体设计考虑因素 三、空气侧膜传热系数及阻力 四、强制通风的风机功率 五、自然通风的风筒高度 2 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 空气冷却器的基本部件如下 管束—由管箱、翅片管和框架组合构成。需要冷却或冷凝的流体在管内通过空气在管外横掠流过翅片管束对流体进行冷却或冷凝 轴流风机—一个或几个一组的轴流风机驱使空气流动 构架—空气冷却器管束及风机的支承部件 附件—如百叶窗、蒸汽盘管、梯子、平台等 3 第三章 空气冷却器 一、基本类型...

　　1 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 二、总体设计考虑因素 三、空气侧膜传热系数及阻力 四、强制通风的风机功率 五、自然通风的风筒高度 2 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 空气冷却器的基本部件如下 管束由管箱、翅片管和框架组合构成。需要冷却或冷凝的流体在管内通过空气在管外横掠流过翅片管束对流体进行冷却或冷凝 轴流风机一个或几个一组的轴流风机驱使空气流动 构架空气冷却器管束及风机的支承部件 附件如百叶窗、蒸汽盘管、梯子、平台等 3 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 4 第三章 空气冷却器 一、板式冷却器基本类型及特点 结构形式及分类 空气冷却器分类 ①按管束布置方式分为水平式、立式、斜顶式等。 ②按通风方式分为鼓风式、引风式和自然通风式。 ③按冷却方式分为干式、湿式和干湿联合式。 ④按工艺流程分为全干空冷、前干空冷后水冷、前干空冷后湿空冷、干湿联合空冷。 ⑤按安装方式分为地面式、高架式、塔顶式在塔顶上和塔联成一体。 ⑥按风量控制方式分为停机手动调角风机、不停机自动调角风机、自动调角风机和自动调速风机、百叶窗调节式。 ⑦按防寒防冻方式分为热风内循环式、热风外循环式、蒸汽拌热式以及不同温位热流体的联合等形式。 5 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 适用于任何场合。管束水平放置为防止冷凝液滞留管中管子应倾斜3或。 鼓风式风机叶轮呈水平放置置于管束下方。进入叶片的是冷空气。 结构形式 水平式鼓风式 优缺点 优点是结构简单安装方便、管内热流体和管外空气分布比较均匀。 缺点是占地面积较大管内流动阻力较斜顶式大。 6 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 引风式风机叶轮呈水平放置置于管束上方。进入叶片的是热空气。 结构形式 水平式引风式 优缺点 优点是结构简单安装方便、管内热流体和管外空气分布比较均匀。 缺点是占地面积较大管内流动阻力较斜顶式大。 7 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 直立式风机叶轮垂直放置 结构形式 优缺点 管束立放风机叶轮可垂直或水平放置。多用于湿式空冷干湿联合空冷或小型冷却装置。安置方向应与平时的风向配合。一般用于气体冷凝冷却也适用于真空系统。进入叶片的是热空气或增湿后的热空气。 优点是结构紧凑占地面积小。管内流体阻力较水平式小。 缺点是管束中空气分布不均匀易受外界自然风的干扰管束不易太长否则其刚度下降。 8 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 直立式风机叶轮水平放置 结构形式 优缺点 管束立放风机叶轮可垂直或水平放置。多用于湿式空冷干湿联合空冷或小型冷却装置。安置方向应与平时的风向配合。一般用于气体冷凝冷却也适用于真空系统。进入叶片的是热空气或增湿后的热空气。 优点是结构紧凑占地面积小。管内流体阻力较水平式小。 缺点是管束中空气分布不均匀易受外界自然风的干扰管束不易太长否则其刚度下降。b型结构略复杂。 9 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 适用于任何场合。 结构形式 斜顶式鼓风式 优缺点 风机叶轮水平放置置于管束下方。进入叶片的是冷空气。 优点是管内热流体和管外空气分布比较均匀。传热系数比水平式略高管内流动阻力小。占地面积较小。 缺点是结构略复杂。 10 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 管束斜放呈人字形夹角一般在60左右。百叶窗置于管束上方风机置于管束下方空间的中央。 结构形式 斜顶式引风式 优缺点 优点是管内热流体和管外空气分布比较均匀。传热系数比水平式略高管内流动阻力小。占地面积较小。 缺点是结构略复杂。 11 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 增湿空冷器水平式 结构形式 优缺点 适用于相对湿度低于30的 干燥炎热地区。空气经过增湿室和水分离板后进入管束。 在空气入口处喷雾状水借水蒸发使干燥的空气增湿而接近空气的湿球温度。增湿后的低温空气经过水分离板除去水滴再横掠翅片管束。 耗水量较大增加了空气侧的流动阻力。 12 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 增湿空冷器喷淋蒸发湿式空冷器 结构形式 优缺点 在气温较高而且比较干燥的地区干湿球温差不小于14℃则可采用喷淋水使空气增湿将空气干球温度降低到接近湿球温度使传热温差加大提高传热效果。管外膜传热系数比普通干式空气冷器高35倍3。同时兼有增湿和蒸发空冷的优点实际消耗水量很少。 在换热管束前方设置若干个喷头喷头将雾化水滴均匀地喷向管束。雾化水滴直接喷射在管束表面形成一层薄水膜水膜蒸发的汽化潜热使管束的换热能力大幅度提高。 喷头易堵塞造成喷淋不均匀采用高翅片、小片距的管束水膜易在翅片间出现架桥现象致使水雾不能直接喷淋到翅片管表面降低了效果。 13 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的空冷器结构特点及适用场合 适用场合及特点 增湿空冷器表面蒸发式空冷器 管组成的一种空冷装置利用管外水膜的蒸发带走热量借以把管内流体的温度降到所需温度。 结构形式 优缺点 表面蒸发空冷是由光由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面使传热管外表面上形成连续均匀的薄水膜。 表面蒸发空冷具有结构紧凑效率较高的优点。当管内介质的温度很低时由于蒸发量小也会影响表面蒸发空冷的使用效果。当管壁温度处于露点时易产生露点腐蚀。因采用光管流动阻力较低。 14 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的翅片管及适用范围 适用范围 L型绕片管是通过把弯成L形的铝带拉紧 后缠绕在芯管上制造而成的。 使用温度 钢管铝片 T180℃ 铝管铝片 T150℃ 使用压力 钢管 P32.0MPa 铝管 P0.25MPa 翅片管形式 1L形翅片管 优缺点 制造简便价格便宜使用多。 翅片易松动增大接触热阻。由于铝翅片的刚度不够翅片的抗倒伏性能较差。在湿空冷时寿命较短。 15 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的翅片管及适用范围 适用范围 LL形翅片管翅片根部互相重叠与管壁接触良好适于湿空冷器。使用温度比L型翅片管略高。 翅片管形式 2LL形翅片管 优缺点 LL型翅片管可以部分克服L型翅片管的翅片易松动接触热阻大的缺点。保证了对管壁的完全覆盖传热性能比L型翅片管略好。缺点是加工难度增加价格可能略有提高。 16 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的翅片管及适用范围 适用范围 铝片嵌入钢管表面被挤压到约0.250.5毫米深的螺旋槽中同时将槽中挤出的金属用滚轮压回翅片根部 翅片管形式 (3)G形镶嵌式翅片管 优缺点 优点是传热效率高有资料表明比L形翅片高约20。工作温度钢管钢片℃钢管铝片260℃。缺点是不耐腐蚀造价高。 17 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的翅片管及适用范围 适用范围 KLM翅片管是L型绕片管的一种。制造中多了两道滚花工艺使其综合性能超过了其它所有翅片管。 翅片管形式 4KLM形翅片管 优缺点 传热性能好接触热阻小翅片与管子的接触面积大贴合紧密、牢靠承受冷热急变能力较佳翅片根部抗大气腐蚀性能高。 18 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的翅片管及适用范围 适用范围 双金属轧片管是较理想的抗腐蚀型管子它完全克服了L、LL绕片管的缺点。内外管可以分别选材内管可选用碳钢、不锈钢、黄铜等管外可一般采用铝或铜。经过轧制内外管子可以紧密结合在一起。 翅片管形式 5DR双金属轧片管 优缺点 主要优点有许用温度高可达260℃抗腐蚀性能好寿命长传热性能好压力降小翅片和管子形成一个整体刚度好。缺点是价格较其它翅片管高重量大。 19 第三章 空气冷却器 一、基本类型及特点 结构形式及分类 几种典型的翅片管及适用范围 适用范围 钢制椭圆管套矩形翅片然后热浸镀锌。或热浸镀锌缠绕式椭圆钢翅片管 。 使用范围宽广。 翅片管形式 6椭圆形翅片管 优缺点 比具有相同周长的圆管水力直径小管内传热系数高椭圆翅片管束通常以短轴面迎风气流流动平滑管子后面形成的涡流小因此空气流动阻力比圆管减少约30特别适合用于自然通风空冷器迎风面积小、比较紧凑占地面积只有圆管的80。 20 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 1 总体设计要点 ①根据工艺介质的冷凝冷却要求及所建装置的水源、电力情况进行空冷与水冷的技术经济比较以确定使用空冷器的合理性 ②根据热介质要求的冷却终温、环境条件确定空冷器的型式 ③按经验总传热系数初步估算所需的换热面积选择空冷器型号 ④根据工艺介质的操作条件及物性对初选型号进行核算管内膜传热系数及阻力降、管外传热系数及阻力降、总传热系数、有效平均温差进而计算所需传热面积。如果所选型号的面积不足或偏大需调整型号重复前面计算直至所选型号满足设计要求。然后再对风机进行核算。板式冷却器若选用的是湿式空冷或干湿联合空冷还需计算喷水量及水的蒸发量 ⑤根据装置生产特点综合考虑空冷平竖面布置及控制方案 ⑥考虑噪声、防凝防冻等方面的问题。 21 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 2 有关参数的选择-总体形式选择 1前干空冷-后水冷 a.水源充足 a.需有循环水冷却系统 b.要求介质终端温度冷至 b.操作费和检修费较大 接近大气湿球温度 c.装置内场地较紧凑。 c.热介质终端温度控制较差。 2前干空冷-后湿空冷 a.水源不充足水耗约为后冷器 a.后湿冷占地面积大 的510左右 b.要求介质终端温度高于大气湿 b.操作费技术比后冷要求高。 球温度5℃左右 c.操作费用比后冷小2040。 22 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 2 有关参数的选择-总体形式选择 3干湿联合空冷 a.适于中小处理能力场合 a.操作技术要求高。 b.占地面积小 c.操作费用省。 4全干空冷 a.寒冷地区 b.介质终温比夏季设计气温高 15℃20℃ c.运转费省。 23 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 2 有关参数的选择-总体形式选择 5全湿空冷 a.作为干空冷的补充手段 a.进口温度高于80℃时 b.进口温度低的介质并且介质 翅片管表面易结水垢。 冷却终温高于湿球5℃。 24 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 2 有关参数的选择-管排数的选择依据过程选择 1冷却过程 2冷凝过程 轻碳轻化合物 轻碳轻化合物 汽油、煤油等 4 或 6 汽油、煤油等 4 或 6 轻柴油 4 或 6 水蒸气 4 重柴油 4 或 6 重整或加氢反应器 润滑油 4 或 6 出口气体 6 塔底重质油 6 或 8 塔顶冷凝器 4 或 6 煤气 4 汽缸冷却水 4 25 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 2 有关参数的选择-管排数的选择依据管内介质温度选择 △T6  3 6△T10 300 3 50△T100 200 5 100△T170 100 6 △T170  8或以上 26 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 3 迎风面速度底选择 3 4 5 6 7 8 3.15 2.84 2.74 2.54 2.44 2.8 2.5 2.3 3.15 3.0 2.83 2.75 2.58 2.5 27 第三章 空气冷却器 二、总体设计考虑因素 4 翅片管类型的选择 2000 高翅 12002000 高翅或低翅 1201200 低翅 120 光管 28 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 干式空冷器 1.圆形翅片管 强制通风条件 膜传热系数 引风式空冷则应根据管排数取下表管排校正系数 对上式进行校正。 ot0.296t0.333a0.718arao1378.0AAhsPrRedh管 排 数 2 3 4 5 6 7 8 管 排 数 校 正 系 数 0 . 8 1 0 . 8 7 1 0 . 9 0 8 0 . 9 3 0 . 9 4 5 0 . 9 5 3 0 . 9 6 1 29 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 干式空冷器 1.圆形翅片管 强制通风条件 阻力计算 当2000Rea50001.8St/dr4.6时 正三角形排列 横向管心距与纵向管心距不相等的三角形排列 a2maxast2 GNfPr927.0t0.316aaRe86.37rdsf0.515pt0.927rt0.316aa86.37ssdsRef 30 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 干式空冷器 1.圆形翅片管 自然通风条件自然通风的风速一般低于1m/s而低风速下园翅片 管的传热和阻力试验数据非常缺乏。现根据对低风速下圆翅片管的传 热和流动阻力研究的结果推荐以下的计算关联式仅供参考。 以基管外表面积为基准的管外膜传热系数 1100Rea3000 空气通过园翅片管束的阻力 0.35m/sUn0.95m/s ot0.683arao076.0AARedh1.434nrst292.2UNP 31 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 干式空冷器 2.椭圆翅片管 强制通风条件2300Re15000ua1.0m/s 膜传热系数 流动阻力 AAmdhnaoteraoRefta2maxast2AAGfP0.425a3rra)00105.0005.04 .1 (ReNNf 32 第三章 空气冷却器 三、板式冷却器空气侧传热系数与阻力 干式空冷器 2.椭圆翅片管 自然通风条件 800Re2300ua1.0m/s h 膜传热系数 m,n的算法与强制通风不同。 流动阻力 AAmdnaoteraoRefta2max0.563aast276.1AAGGfPN0.425arr3ra710189N.024.10ReNf 33 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 干式空冷器 3.椭圆管绕钢制翅片I型翅片管 强制通风条件3000Re9000 膜传热系数 流动阻力 0.332f0.453ert31a0.482aerao6943.0hSdSPrRedha2maxr2 GNfPast081.1f78.0erert4408.0a)()(031.14dhSdSRef 34 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 湿式空冷器 1.早期模型 强制通风条件Gmax26 kg/m2sBl80370 kg/m2s520。 膜传热系数 t 温度准数 空气入口干球温度 入口处的露点温度 流动阻力 35.0)0.035N(0.77)0.08N(0.05aorr78lBGh1.54a12.0rst22.0GBNPlp1g1g1bttt94.0s0g0g0g1ln17504.1ttBBttll87.226ln3036.1844.3816sp1Pt 35 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 湿式空冷器 2.LPEC模型 洛阳石化工程和西安交通大学合作对湿式空冷的结构做了进 一步的开发研究证明翅片高度低、翅间距大的翅片管具有较好的增湿换热 性能。 1.638fdSt)(S0.403max0.453orpf82.133htSGBhhl 36 第三章 空气冷却器 三、空气侧传热系数与阻力 湿式空冷器 3.喷水量及耗水量 喷水量 耗水量 由于空气的设计温度一般都在25℃35℃之间在这个温度区间内的汽 化潜热变化不大取其平均值△Hs2256.25J/kg即可。 spfh3600NNABWlss3600HQW 37 第三章 空气冷却器 四、强制通风的风机功率 全风压总静压力降与风机出口动压力降之和 全风压 总静压 动压力降 电机功率 风机轴功率 风压系数 风量系数 dstPPH321LFVHN35f701035.1nDNN22f3102765.3nDHHf3f21048.1NnDVV 38 第三章 空气冷却器 四、强制通风的风机功率 B型四叶片风机特性曲线nDHHf3f21048.1NnDVV 39 第三章 空气冷却器 四、强制通风的风机功率 B型六叶片风机特性曲线nDHHf3f21048.1NnDVV 40 第三章 空气冷却器 四、强制通风的风机功率 W型四叶片风机特性曲线nDHHf3f21048.1NnDVV 41 第三章 空气冷却器 四、强制通风的风机功率 动力消耗当风机的风量自调节时 ①先算出气温在35℃时的电机功率N0其轴功率为3N03为电机效率其值应介于0.860.92之间 ②按照当地的年平均气温tm,并按图查出tm时的相对功率X。 当风机的风量不能调节时 每年的实际消耗的轴功率 由下式计算 m0315.27335t15.273NN 42 第三章 空气冷却器 五、自然通风的风筒高度 风筒高度计算 风筒的顶部直径 2refarefm02AWgHe35712.0风筒底部截面积风筒顶部圆截面积

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