空氣冷卻器的總體設(shè)計(jì)

空氣冷卻器是利用空氣作為冷卻介質(zhì)將工藝介質(zhì)（熱流）冷卻到所需溫度的設(shè)備。一般來說，工藝上低于120℃的介質(zhì)的熱量回收代價(jià)比較昂貴；或因熱源的分散性和間歇性而難以綜合利用，這部分熱量，多用水冷器取走，或用空冷器排放到大氣中。

空冷器的冷卻方式：

工藝介質(zhì)的冷凝冷卻是在空氣冷卻器中實(shí)現(xiàn)的，冷卻介質(zhì)為空氣。由于空氣的比熱容小，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下（20℃，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）為1005J/kg.K,僅為水的四分之一。因此，若傳熱量相同，冷卻介質(zhì)的溫升相同，則所需的空氣量為水量的四倍。再考慮到空氣的密度遠(yuǎn)小于水，則相對(duì)于水冷卻器來說，空冷器的體積是很大的。冷外空冷器空氣側(cè)的傳熱系數(shù)很低，約為40-60w/(㎡.K),導(dǎo)致光管空冷器的總傳熱系數(shù)很低，較水冷器的傳熱系數(shù)約低10-30倍。為增強(qiáng)空氣側(cè)的傳熱性能，所以一般都采用擴(kuò)張表面的翅片管，其翅化比大致為光管的10-24倍，大大正大了換熱效率。

    空氣冷卻器和水冷卻方式在經(jīng)濟(jì)的精確評(píng)定是有難度的，長(zhǎng)期以來水冷和空冷的爭(zhēng)論一直存在，但是隨著全球水力資源的短缺和水質(zhì)污染的加劇，空冷器的優(yōu)越性愈來愈受到人們的注意，以空冷代替水冷的趨勢(shì)將不斷發(fā)展。

  空冷器和水冷氣比較優(yōu)勢(shì)在于以下幾點(diǎn)：

1，空氣容易獲得，成本低；

2，采用空冷器時(shí)，廠址選擇可少受水源限制；

3，空氣的腐蝕性低，不需要用特殊的措施；

4，由于空冷器空氣側(cè)的壓力降低（僅為100-200pa),所以運(yùn)行費(fèi)用低；

5，空冷系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用低，一般為水冷的20%-30%；

6，空冷器不需要排放污水，因此對(duì)環(huán)境的污染小，起到環(huán)保低碳作用。

空冷器存在的缺點(diǎn)：

1，由于空氣的比熱容較小，干空冷的冷后溫度一般應(yīng)高于空氣溫度的15℃以上，否則會(huì)造成成本過高；

2，空氣側(cè)的傳熱系數(shù)低，所以空冷器的面積大；

3，空冷器的性能容易受環(huán)境溫度的影響，如氣溫，雨雪，大風(fēng)和冰雹等。

4，空冷器不能太靠近高大的建筑物，否者將會(huì)造成熱風(fēng)再循環(huán)，安裝時(shí)應(yīng)留有足夠的空間；

5，空冷器要求特殊制造的翅片管；

針對(duì)空氣冷卻器以上的優(yōu)缺點(diǎn)，在進(jìn)行空冷器工程的設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮一下因素：

1，節(jié)約耗能

空冷器是利用空氣來取走熱流熱量的冷卻設(shè)備，空氣的傳熱取決于風(fēng)量的大小和風(fēng)溫（環(huán)境溫度）的高低。環(huán)境氣溫變化較大對(duì)空冷器的傳熱和操作才來不理的因素，也能影響到空冷器的能量消耗，但如果利用好氣溫的這一變化，選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)方式，不僅能穩(wěn)定操作，而且能達(dá)到節(jié)能的目的。

2，工藝介質(zhì)對(duì)終冷溫度的要求   

       有些熱流凝固點(diǎn)較高，在寒冷季節(jié)，介質(zhì)的終冷溫度至少也要大于介質(zhì)凝固點(diǎn)15℃以上。終冷溫度過低，既使是介質(zhì)未達(dá)到凝固點(diǎn)，但因粘度過大，也會(huì)使流體難以輸送和儲(chǔ)存；有一些工藝介質(zhì)溫度降低時(shí)，會(huì)有晶體析出或出現(xiàn)固相沉淀物，容易堵塞冷卻器管道和輸送管道；對(duì)于某些含有大量水蒸汽氣相冷凝和冷卻，終冷溫度過低，容易造成水蒸氣凝液的結(jié)冰，堵塞或凍裂設(shè)備管道。所以，在上述各情況下使用空冷方案，必須要考慮采用適當(dāng)?shù)目刂品桨复_保裝置的安全運(yùn)行。

3，工藝操作參數(shù)的變化

    這里主要是指熱流流量變化的影響問題。當(dāng)空冷器用于熱流流量不穩(wěn)定的裝置中，或在一個(gè)開工周期內(nèi)熱流流量是在定期變化的工況，無論從節(jié)能考慮，還是確保介質(zhì)終冷溫度的要求，都需要良好地調(diào)節(jié)控制手段。

空氣冷卻器設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)工況情況做綜合考慮。

空冷器的總體設(shè)計(jì)是指空冷器的方案設(shè)計(jì)?？傮w設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)用戶提出的要求和空冷器的設(shè)計(jì)慣例考慮以下問題：

1，根據(jù)工藝介質(zhì)的冷卻要求及所建裝置的水源，電力等情況，進(jìn)行空冷和水靈的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，以確定使用空冷器的合理性；

2，根據(jù)介質(zhì)的終冷溫度和過程特點(diǎn)（有無相變）環(huán)境條件，確定空冷器的型式，即確定采用干空冷，濕空冷，或是其他結(jié)構(gòu)的空冷器；

3，初步估算工藝條件下所需的傳熱面積，選擇空冷器的初步結(jié)構(gòu)參數(shù)，如管束的尺寸，翅片管的規(guī)格，構(gòu)架及風(fēng)機(jī)的配套等等；

4，根據(jù)工藝介質(zhì)的操作條件及物化性質(zhì)，對(duì)空冷器參數(shù)進(jìn)行初步估算。估算的內(nèi)容包括管總傳熱系數(shù)及阻力降，有效平均溫差，計(jì)算所需的換熱面積，風(fēng)機(jī)的動(dòng)力消耗及增濕水耗等；

5，根據(jù)裝置生產(chǎn)特點(diǎn)及工藝介質(zhì)對(duì)操作的要求，綜合考慮空冷的平面豎面布置及調(diào)節(jié)控制方案；

6，估算噪聲是否滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求；

7，如果在寒冷地區(qū)還應(yīng)該考慮防凝防凍的要求；

8，根據(jù)上述核算初步確定空冷器的總投資。

簡(jiǎn)而言之，空氣冷卻器的總體設(shè)計(jì)，首先就是確定是否采用空冷器，接著就是確定空冷器的流程，結(jié)構(gòu)部件，平面布置，控制調(diào)節(jié)方案等。