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　　化工机械

　　2012年

　　空气冷却器及其强化传热翅片管型

　　曲燕*仇性启王丽飞

　　(中国石油大学(华东)化学工程学院)

　　摘要对千式、湿式以及千湿联合式空气冷却器的换热特点、常用的翅片管结构、三维翅片等强化传

　　热翅型以及空气冷却器翅片管的加工工艺、选材等方面进行了综述研究。采用套片式加エエ艺的条缝

　　型错置带状三维翅片和采用无屑加工方法成形的锯齿翅片,在较低空气流速下具有较高的传热因子和

　　摩擦因子比,是提高空气冷却器空气侧换热的高效翅片管型,为石化行业空气冷却器翅片管的改造提供

　　参考。

　　关键词空气冷却器翅片管三维翅片强化传热

　　中图分类号TQ051

　　文献标识码A

　　文章编号0254-6094(2012)05-0552-06

　　空气冷却器是采用空气为冷却介质,对管内球温度,提高了传热平均温差,在3%喷淋量下换

　　高温流体进行冷却或冷凝的设备。为了解决工业热系数可比于式空冷器提高2~4倍。总之,相较

　　用水大幅增加造成供水不足、避免由于冷却设备于干式空冷器,在炎热的夏季,环境气温较高时,

　　泄漏造成对水体的污染,出于节能和环保的考虑,应用湿式空冷器更为有利。但是,湿式空冷器在

　　也因为空冷器设计的经济性大为提高,从20世纪管内流体温度超过70℃时,就极易结垢,且管外

　　30年代起,空气冷却器逐渐代替传统的水冷却空气阻力损失较大,约为干式空冷的1.4倍。管

　　器,广泛应用于炼油厂、石化厂及发电厂。空冷器束面积不能太大,故单元装置的相对面积较小,价

　　不仅维护费用低,且与水冷系统相比,不存在结垢格相对较高

　　问题,具有更长的使用寿命。

　　干式空冷器仅依靠空气温升的显热方式来交

　　1空冷器的分类及其换热特点

　　换热量,靠翅片管和风机强制循环强化传热。操

　　空冷器按使用场合不同,可分为电厂空冷器作简单,使用方便,但由于其冷却温度取决于空气

　　和石化空冷器。按冷却方式,可分为千式、湿式、的干球温度,所以一般只能把管内热流体冷却到

　　以及干ー湿联合式空冷器。

　　高于环境温度15~20℃2。因此,对于我国南方

　　湿式空冷器根据喷水方式,可分为表面蒸发湿热地区,湿式空冷器蒸发效果不好,一般主要用

　　型增湿型和喷淋型3种,在石化工业中以后两种干式空冷器。从热量传递角度讲,空气的比热仅

　　为主。表面蒸发式空冷器是一种利用管外水为水的比热的1/4,空气的密度也远小于水的密

　　膜蒸发来强化传热、由光管组成的空冷装置。增度,因此,若传递相同的热量,冷却介质温升相同,

　　湿型湿式空冷器只适用于相对湿度低于50%的所需要的空气量将是水的4倍,相比于水冷却器,

　　干燥、炎热地区,因为干空气相对湿度越小,增湿千式空冷器的体积是很大的。*关键的是,空气

　　后降温越多,冷却效果越显着。喷淋型湿式空冷侧的换热系数很低,约为50~60W/(m2?℃),导

　　器是直接在翅片管束上喷雾状水,利用水分蒸发致光管空冷器的总传热系数很低,较水冷却器的

　　的潜热交换和空气被增湿降温来强化传热,同时,传热系数约低10~30倍,为抵消空气侧换热系数

　　水雾的存在可使空冷器入口空气温度接近环境湿较低的影响,空冷器一般均采用扩展表面的翅片

　　*中国石油大学(华东)自主创新科研计划项目资助(27RA)。

　　*曲燕,女,1980年1月生,副教授。山东省青岛市,

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　　第39卷第5期

　　化工机械

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　　管,其翅化比大致为10~24倍。也有采用板式传湿式空冷器组合集成。组合的一般原则是,在工

　　热元件的板式空冷器,因为板片形成的流道断面艺流体高温区用干式空冷器,起气体冷凝的作用;

　　形状沿流动方向不断变化,增强了扰动,在低雷诺在低温区使用湿式空冷器,起冷凝液冷却的作用。

　　数下具有高的传热效率和低的压降,特别适用于

　　总之,选择哪种形式的空冷器,要根据当地的

　　石化行业大型装置(如大型乙烯成套设备等)大气温度、风速及相对湿度等环境气候条件,结合

　　的空冷器,但是由于板式空冷器的流道狭窄,在介质*终冷却温度等换热工艺要求,并兼顾经济

　　我国北方寒冷的冬季,容易引起流道内被冷却介性,进行综合考量确定。

　　质凝结而堵塞流道,并且易结垢从而堵塞流道,2翅片管及其强化传热翅型

　　又由于加工工艺多为全焊式结构,局部损坏或堵

　　翅片管由基管和翅片构成,按基管的形状分

　　塞时,必须整台更换空冷器,造成很大浪费。类,主要有圆翅片管、扁平翅片管(图1a~c)、椭

　　所以,翅片管仍然是空冷器的主流传热元件,空圆翅片管(图1d、e)1。图1b、c在轧制铝管的基

　　冷器的本质可以看为是空气一热媒的管翅式换热础上分别通过钎焊翅片和在厚壁管上切片成翅,

　　器,强化空气冷却器传热性能的关键是研制低接主要用在汽车空调蒸发器和冷却器上,随着汽车

　　触热阻、高传热效能和流动阻力小的翅片管。当钎焊铝制造工艺的发展,这类翅片管轧制和钎焊

　　换热器内部为压力较高的流体时,管外加肋,就的制造成本大幅降低。图1e所示的是哈尔滨

　　相当于用不承压的廉价肋片取代承压的优质管空调机厂生产的椭圆翅片椭圆管,翅片材料主要

　　材,经济效果显着。

　　是铝或铜,该翅片管已应用在杭州炼油厂,使用效

　　干ー湿联合式空冷器,就是将干式空冷器与果良好。

　　多

　　冷凝水

　　a.大口径扁管蛇形翅片b.轧制铝扁管上:的OSF钎焊翅片c.一·体化成形的轧制铝扁管的片状翅片

　　知形翅片椭圆管

　　绕椭圆翅片的椭圆管

　　图1翅片管基管类型

　　园翅片管有径向翅片和周向翅片两种。图2型,如工业上应用较多的螺旋翅,以及通过各种方

　　和图3分别是换热器领域研究** Shah R K和式在螺旋翅上开缝、开孔形成的锯齿型翅片等新

　　Dusan P S?总结的工业换热器中常用的4种径型螺旋翅,以及钉头翅、金属丝圈翅片等强化传热

　　向翅片管和10种周向翅片管。径向翅片通常用翅型(图3)。

　　于工质冷凝,常出现在为粘性流体冷凝的套管式

　　此外还有各种各样的板片式肋片,主要有条

　　换热器中。环形翅片是周向圆翅片管的*基本翅缝型错置带状肋片、波纹板型肋片、百叶窗型肋片

　　型,其他翅型都是在此基础上发展起来的改进翅及穿孔型肋片等。

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