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全面介绍空气冷却器的优缺点

全面介绍空气冷却器的优缺点

全面介绍空气冷却器的优缺点

以光管传热面积为基础进行比较,空冷器的投资费用是水冷器的2~3倍以上(仅指硬件费用),其主要原因有两个。一,空气的热导率远比水的热导率低,这势必会使传热系数降的更低。二,由于设计时取用的环境温度总是比水高,所以空冷器的对数平均温差总是较低,尤其是在工艺介质出口温度很低的情况下更是如此。

由于这两个原因,故在相同热负荷下空冷器所需的传热面积比水冷要大的多。且其较大传热面积所需之复杂支撑系统,又更多地增加了费用。

但是,正如工程师们所知,设备的投资(或固定)费用仅是整个费用的一部分,重要的是应考虑总费用,即固定投资费用与操作费用之和。水冷器的操作费用比空冷器大得多,这是因为其中包含了初始生水、补充冷却水、水处理化学药品、工厂凉水塔的费用。水很缺乏时,水冷器的操作费用就回增加,因此从经济考虑,更倾向于使用空冷器。

空冷器的优缺点

空冷器与水冷器相比有几个很重要的优点:

其中之一就是水不直接用作冷却介质,因此用在水上的费用高,如生水、补充水及水处理用化学药品的费用都没有。冷却器的设置以工厂本身均毋需靠近水源(如河流或湖泊),故水源的热损失和化学污染得以预防。维护费用也减少,因为不在需要频繁清洗冷却器水侧的水垢、微生物结垢及沉积物等所花费的费用。且还去掉了相应的管线,安装也更加简单。

另一个优点是空冷器可以连续操作,即使在动力失效时也可以通过自然风在降低了换热能力的条件下来运转。

介质流体出口温度(以及在这方面的热负荷)的控制可以通过各种方法来完成,例如启动或关闭风机,使用二档或可变速率的电动机,使用自调风机(即使风机运转时,叶片也可调)等等。

限制范围:当然,空冷器也有许多局限性。如前所述,与水相比,空气的热导率和比热要低的多,故使空冷器的初始费用要比水冷器多得多。

在寒冷的气候下,必须附加防寒设施以保证介质不致低于冷冻温度,这也增加了初的投资费用。

比较经济的方法是让介质流体的出口温度与环境空气之间的温差在10~15℃的范围内,在水冷器中,此温差可低至3~5℃。这个缺点可以通过空冷器加后水冷却器来弥补。

由于传热面积大,空冷器的占地面积要比水冷器大。但该缺点可以通过将空冷器安放在管架上来克服,这样就不会浪费有用的占地区域。

空气的比热很低,需要有大量的空气强制通过管束。这可以通过使用大直径高速旋转的叶片来完成,但会产生很大的躁声。

空气温度的季节性变化会影响空冷器的性能,所以必须采用昂贵的控制系统来保证其操作的稳定性。

空冷器不能防在大型障碍物附近,比如建筑物,因为这会使空气产生再循环,并是效率降低。

空冷器的设计相当复杂,所以空冷器的制造商比水冷管壳式换热器的制造商少的多。

对于冷却高粘度的液体,由于管程内传热系数很低,使得空冷器更加昂贵(这种流体在管壳式换热器的管外侧流动时会由于强大的湍流而产生很高的传热系数)。但这种情况可以通过使用管内插入物以大大扩充其传热面积来弥补。不过这项技术迄今还没有十分公开。

空气冷却与水冷却的佳选用

许多介质出口温度很低的应用场合,单独使用空冷器是不可行的。例如,在一个环境温度为42℃,设计冷却水温度为33℃的场合,要把一轻烃体液冷却到40~45℃是不可能的。针对这种情况,可以采用空冷器加后水冷来实现。

对其他某些使用场合,空冷器也不是经济可行的。如上述环境温度为42℃,冷却水温度为33℃的场合,对于一个进出口温度分别为50℃和40℃的石脑油稳定器冷凝器,因其温差太小,用空冷器是不行的,这里可考虑单独使用水冷器。

所以,有些场合适合于单独使用空冷器,还有些可用空冷器加后水冷的组合,另外一些就应单独使用水冷器。

空气冷却与水冷却合适的温度转折点(指介质流体离开空冷器进入水冷器的温度)是由特定工程项目总的经济方案确定的。他将取决于空冷器与水冷器的设备费用、使用水的总费用和动力费用。一般来说,适宜的温度大约比环境温度高15℃~20℃。

值得一提的重点是,即使对联合冷却器(空冷器加水冷却器),空冷器将处理主要的热负荷,即总热负荷的80%或更多,这样就大大减少了冷却水的用量。

当使用联合冷却器时,如果没有后冷器,通常空冷器好的设计是,环境温度取用稍微低一点。而设计带有后冷却器时所考虑的介质流体温度应该是在空冷器处在大(或接近大—)的环境温度下进行。这是因为在环境温度较高的情况下处理介质时,后冷却器的费用要比空冷器低得多。


来源:本站 时间:2020-10-12 14:55:15
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