空气冷却器 工业冷风机

空气体冷却器是一种使用环境空气体作为冷却介质并扫过翅片管以冷却或冷凝管中高温工艺流体的装置。目前，它已经基本取代了传统的饮水机。

优点:节约用水、减少水污染、投资和维护成本低。

空空气冷却与水冷却相比的优势:

水冷与空冷却相比的优势:

它主要用于炼油厂、石油化工厂、液化天然气、液化石油气、煤液化、天然气管道、火力发电海洋工程、原子能工业和城市垃圾处理。它特别适用于易爆且可溶于水的有毒介质。

空冷却器的主要部件:

空冷却器的结构类型:

根据管束的排列方式，可分为水平式、垂直倾斜式和斜顶式。

按通风方式可分为:鼓风式和引风式。

根据冷却方式可分为干式、湿式和干湿结合式。

1.平顶空冷却器:（形式、分类和特性）；

管束水平放置，多用于冷凝和冷却。

吹风式:管束位于风机上方，风机自下而上吹风。引风式:管束位于风机下方，风机由内向外排风。

受气候影响较小，热空气体不易倒流，噪音为3 dB，但结构复杂，维护和修理较麻烦，耗电量高出10%。

2.斜顶空气体冷却器:管束以45度角倾斜放置在框架顶部。

主要用于介质的冷凝。

特点:占地面积小，管道阻力和膜放热系数优于卧式，但热空气体容易回流（鼓风式）且结构复杂。

3.湿空气体冷却器:管束垂直，外侧喷水，引风。介质入口温度不应高于80度。

特点:加湿降温，效果显著；腐蚀管束，成本高。

4.干湿结合空气体冷却器:干湿结合。

特点:占地面积小，投资少，运行费用低。

管束面积必须适当匹配。

5.热空气循环空气体冷却器:

用于冷却介质在最低设计温度下容易冷凝或结晶的情况。

分类:热风内循环空冷却器、热风外循环空冷却器。

特点:它使用自己的热源，并要求高水平的自动控制。

6.其他特殊用途空冷却器

自然通风空冷却器:利用空气体的自然对流进行冷却，能耗和维护成本低，一次性投资高。

光管空冷却器:结构与平顶空冷却器相同，但传热管没有翅片。

空冷却器的基本部件:

管束、风机、百叶窗、框架、喷淋系统。

1.管束:由翅片管、管箱、侧梁和支撑梁组成，是空冷却器的传热部分。

（1）翅片管的组成:由翅片和管座组成。

翅片管的类型:缠绕管、穿孔管、套管、插入管、焊管等。

（2）管箱的作用是将单根翅片管组合成一个集合体来分配和引导流体。每个管束至少有两个管箱。

（3）管箱分类:插接管箱、法兰管箱、组装管箱和拆卸管箱。

（4）翅片管与管板的连接方法:强度膨胀节、强度焊接和膨胀焊接一起使用。

管箱:

管箱的适用范围和特点:

当介质进出口温差大于110℃时，采用分解管箱来分解因热膨胀引起的管束变形。

翅片管形式:

翅片管的应用范围和特点；

2.百叶窗:由叶片、调节机械和侧梁组成。用于调节风量。

百叶窗的作用:调节风量和保护管束。

百叶窗的结构由叶片、调节机构和框架梁组成。

百叶窗的叶片形式:折板、平板和翼形分体。

调节机构的作用是推动快门叶片旋转。

调节机构类型:手柄机构、蜗轮机构、气缸机构和自调节机构。

3.风扇:由叶片、轮毂、电机、驱动机和支撑架组成。这是空冷却器的送风装置。

风扇的作用:强制送风。

风机的组成:叶片、轮毂、调节机构、输送机构、电机和机架。

风机分类:鼓风式和诱导式；角度调节型、速度调节型；直接驱动、齿轮驱动、滑轮驱动。

风量调节:角度调节模式和速度调节模式。

传动机构:皮带和齿轮组合机构。

空冷却器风机要求低压头、大流量，采用立式螺旋桨式轴流风机。

操作模式:

吹风式-空气体首先通过风机，然后到达管束。

诱导空气类型-空空气首先通过管束，然后到达风机。

4.框架:由波纹管、风管、立柱、支撑、横梁等组成。用于支撑各种部件的钢结构。

框架的分类:封闭式框架和开放式框架。

选择原则:空冷却器框架应具有良好的稳定性。

波纹管类型:

方箱式（F）——波纹管是空冷却器框架的组成部分，一般用于鼓风式，耗材较多，但结构简单，外观扁平。

过渡锥式（Z）——多用于引风式和鼓风式，耗材少，结构简单，空气阻力小空，但制造、运输和安装困难。

斜坡式（P）——多用于引风式和鼓风式，耗材少，结构简单，空气阻力小空，制造简单，刚性好。

波纹管应足够高，其扩散角θ不应超过45°。

空冷却器的框架载荷:

垂直载荷:设备自重、活载和液体重量。

水平荷载（风荷载）:

地震荷载:

动载荷:风机运行时产生的载荷。

水平动载荷:了解如何确定单个、两个或两个以上。

竖向动荷载:了解组成和确定方法。

空冷却器冷却效果差的原因及处理:

空冷却器的冷却效果不佳，原因如下:

翅片管内壁结垢；翅片管堵塞介质不流动；

鳍缩放；翅片管的弯曲变形:鳍倒伏；

湿空冷或组合空冷翅片管的翅片间距过近等。

冷却效果不佳的故障主要通过切断空冷却器进行吹扫或清洗（化学清洗或物理清洗）以及修复损坏的散热片来解决。

空冷却器换热管泄漏的原因及处理:

空冷却器换热管泄漏的原因:

腐蚀:在石油炼制过程中，腐蚀设备的主要物质是含硫化合物、无机盐、环烷酸和含氮化合物。

等等。虽然这些杂质的含量很少，但它们的危害极大。此外，原油加工过程中添加的溶剂和酸碱化学品也会形成腐蚀性介质，从而加速设备的腐蚀。对于空冷却器，最典型的腐蚀类型是低温（t

空冷却器管束的腐蚀（翅片管的均匀腐蚀除外）可能发生在翅片管的介质入口、翅片管内壁向下弯曲、靠近管箱的湿式空冷却器翅片管的翅片外壁、衬里末端带有衬里的翅片管内壁以及可能出现介质涡流的位置。干空冷、组合空冷管束内壁；湿空冷翅片管外的无翅片部件等。

管束的材料缺陷和选择不当；

随着原油性质的不断恶化，近年来原油中的硫含量越来越高，这也导致设备的腐蚀日益严重。因此，设备的材料选择变得越来越重要，材料选择不当将大大降低设备的使用寿命。管束使用时间较长。

管束泄漏的处理:

1.换热管堵塞:

空运行一段时间后，冷却器管束因腐蚀等原因泄漏，可通过化学粘接、打孔注胶、堵管等方法修复。换热管泄漏量较小时，可不停机拆除管外翅片，然后进行化学粘接包扎或打孔注胶堵漏；如果上述方法不能消除泄漏，应停止管束并吹净，拆卸管箱上的塞子，并用角度为3 ~ 5°的金属锥塞住换热管两端以消除泄漏。

2.更换试管:

当空冷却器管束由于不均匀腐蚀或制造缺陷而泄漏时，可以使用换管来消除泄漏。首先，拆下要更换的管道，并清洁管箱的管孔。更换新管道时，将管道中间稍微拉伸和弯曲，以便可以穿过两端管板的孔，然后进行扩张或焊接。

风机系统故障的原因及处理方法:

空冷却器管束维护注意事项:

1.检查管束的密封面有无泄漏。如果有泄漏，可以适当拧紧插塞式管箱的塞子。如果仍然没有效果，请停止机器以更换垫圈或塞子（如果有必要更换垫圈或螺钉紧固件，请首先停止机器并防止介质空，然后再继续）。

2.当翅片管末端泄漏时，允许重新给管充气。再次扩张的次数不得超过2次，注意不要过度扩张。如果膨胀节不能用于修理，则应更换翅片管。作为临时措施，也允许使用金属塞进行封堵。

3.如果有必要检查管束表面，翅片管应垫上木板或橡胶板以避免损坏翅片。

4.当铝翅片被敲落时，应使用专用工具（平口钳）将其拉直。

空冷却器选择要点:

1.管道排数

管排数量对投资成本和运行成本有很大影响。管排数少，传热效果好，所需换热面积略小，但占地面积大。空温度上升和下降时，风量会很大，单位换热面积的成本会很高。如果管内介质的传热系数较小，则应适当增加管排数。

排管过多，对数平均温差减小，传热面积增大，风机功率也增大。因此，设计要合理。

空温升应不低于20℃。否则，应增加管道排数。

空气体的出口温度不应过高。如果太高，则意味着空气体流量太小，对数平均温差太低，所需的热交换面积太大。有必要减少管排数、增加管长度或增加管束宽度或数量。

初选期间，按以下两个表格进行选择:

管道排数选择表1:

管道排数在表2中选择:

2空迎风面气体速度

空气体在标准状态下通过迎风面的速度称为标准迎风面速度。在设计中使用迎风风速作为基本参数比管道之间通过的实际风速更方便。

准迎风速度根据下表判断:

3高低翅片的选择

高低翅片的选择基于管内的传热系数。翅片面积越大，空膜转化为光管的传热系数越高。因此，当它较高时，使用高翅片对提高总传热系数的效果更明显。高低翅片的选择如下:

4管程数量的选择

冷却介质时，在满足阻力降的条件下，应尽可能增大介质的流量。通常，液体流速在0.5至1.5米/秒之间，气体质量流速在5至10千克/米2秒之间。为了使流体保持湍流状态，应选择两个以上的管程以提高管内流速。

当冷凝介质时，如果对数平均温差的校正系数（Ft）大于0.8，可采用一个管程，否则（如果含有不凝性气体），应考虑两个或多个管程以提高管内流速。当工艺要求管内阻力很小或介质处于负压时，可增大基管直径以减小阻力降。

5空气体入口温度

应选择当地最热的月份，并不保证5天的日平均温度为空进气温度。（在此条件下，实际换热面积应比所需换热面积大25 ~ 30%）。

6空气体流量

选择空气体流量时，应根据标准进行选择，并根据风机性能曲线选择当地夏季最热月份的大气压力和空气体入口温度。计算中应考虑空空气侧风机的迎风风速、风压和电机功率。空气体侧的阻力降应满足风机性能曲线的要求。

7风机性能参数的选择和计算

根据空冷却器的总体设计和传热计算，以及由此选择的管束型号和规格，可以给出风机所需的风量（Nm3/h）和风压（mmH2O）。在选择了风机的型号、规格和数量后，根据上述所需的风量和风压，可以选择风机工作点的运行参数-转速、叶片角效率和轴功率，然后计算额定电机。

风机的总风压H ——当空气体通过空冷却器时，风机出口处的总静压和动态压降之和。mmH2O

h =△P‘ST+△PD mmH2O

管束的静态压降△PST-空气体通过管束的压降。根据下图搜索和计算MmH2O:

风机总静压△p‘ST——除了空气体通过管束的压降外，还应考虑吸入和排出过程中气流收缩和膨胀的影响，以及空气体在空冷却器波纹管中的转向和结构的局部阻力。mmH2O

△P‘ST = 1.1 ~ 1.2△Pst

气动压力△PD-风机出口处的压降。mmH2O

风机性能曲线——表示标准状态下某一叶片（型式）的风机在一定转速下风量与风压、风量、叶片角度和功率之间关系的曲线。

计算值的校正-由于不同的风扇速度、不同的海拔高度和不同的温度，空气体的比重和压力应根据以下公式进行校正。

*注:美国和中国的标准状态温度相差1℃和21℃。

其中ρ、P、V、H和N分别为空气体的比重、大气压、风量、总风压和轴功率（符号“0”表示标准状态，“`”表示修正参数）。

注:标准空气体在0米高度，大气压力为760毫米汞柱，气体密度为1.2千克/立方米，气体温度为21℃，比热为0.24千卡/千克℃。

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