蒸发式空冷器

为了进一步提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命，进一步节能节水，武汉某公司依托其专利产品——节能型水膜式空冷器，并组织组织各相关专业的专家和技术人员，精心设计了“高效闭式空冷循环水系统”。

该系统采用节能型水膜式空冷器替代原板式换热器和冷却塔，运行效率高，冷却水循环量可减少4/5，其运行电量亦可减少4/5。同时，在该系统中采用了常温除氧设备和脱气装置，可进一步减小腐蚀，且可确保系统的稳定安全运行。

节能型水膜式空冷器的结构和流程如下图所示

节能型水膜式空冷器的主要特点是通过管外水膜的蒸发来强化传热，其工作过程是利用循环水泵将循环水水箱中的循环冷却水输送到位于管束上方的喷水系统，由喷水系统将冷却水向下喷淋到管束表面，使管束外表面形成薄水膜；与此同时，用轴流风机将空气从百叶窗吸入，使空气从管束下面向上横掠倾斜放置的管束。

节能型水膜式空冷器主要依靠管外表面水膜的迅速蒸发来强化管外传热，从而达到冷却管内软水的目的。这主要是因为水具有比较高的汽化潜热(水在一个大气压下的汽化潜热为570kcal/kg)，使得总体传热效率大大的提高。

设备运行时，管外表面水膜的蒸发使得空气穿过管束后湿度大大增加而接近饱和状态，轴流风机将湿空气抽吸并使其穿过位于喷水系统上方的捕雾器，除去湿空气中夹带的水滴后从空气出口排入大气。

因为轴流风机位于设备上部，向上抽吸空气时在轴流风机下部形成了负压区域，加速管外表面水膜的蒸发，所以强化了管外传热。

在运行过程中，软水在管内流动，空气、冷却水走管外，空气由下往上流动，喷淋水则由上向下流动，冷却水、空气与软水为交叉错流形式，而冷却水与空气为逆流形式。就整个流程的布置而言，也强化了传热传质的过程。

它具有结构紧凑、传热效率高、投资省、操作费用低、安装、维护方便等优点。在炼油、冶金、电力、制冷、轻工等行业中有着广阔的应用前景，是空冷技术发展的新方向。蒸发空冷的研究始于六十年代，主要应用于发动机引擎夹套水冷却、压缩机级间冷却、润滑油冷却等。我国在八十年代初从国外引进的十几套石蜡成型装置中均采用了蒸发空冷作为氨气的冷凝器。

蒸发式空冷器是将管式换热器置于塔内，通过流通的空气、喷淋水与循环水的热交换保证降温效果。由于是闭式循环，其能够保证水质不受污染，很好的保护了主设备的高效运行，提高了使用寿命。外界气温较低时，可以停掉喷淋水系统，起到节水效果。推着国家节能减排政策的实施和水资源的日益匮乏，近几年密闭式冷却塔在钢铁冶金、电力电子、机械加工、空调系统等行业得到了广泛的应用。

蒸发式空冷器，也叫做闭式冷却塔、封闭式冷却塔或密闭式冷却塔。

蒸发空冷器循环冷却水系统在冶金、石化、电力、化工、建材等行业都有应用。上世纪九十年代以来，我国炼铁高炉开始应用闭式空冷循环水系统，对防腐、减轻结垢，从而提高换热装置和设备的运行效率与使用寿命均有明显效果。这个系统采用了板式换热器。高炉回来的热软水（55℃）被板式换热器冷却后，经升压再送高炉使用；而冷却水通过板式换热器后温度升高，送冷却塔降温，降温后经加压再送板式换热器作冷却介质使用。软水循环量与冷却水循环量之比，一般为1:1。

空冷器按使用场合不同，可分为电厂空冷器和石化空冷器。按冷却方式，可分为干式、湿式、以及干－湿联合式空冷器。

空气冷却器湿式空冷器

湿式空冷器根据喷水方式，可分为表面蒸发型、增湿型和喷淋型3种，在石化工业中以后两种为主。表面蒸发式空冷器是一种利用管外水膜蒸发来强化传热、由光管组成的空冷装置。增湿型湿式空冷器只适用于相对湿度低于50%的干燥、炎热地区，因为干空气相对湿度越小，增湿后降温越多，冷却效果越显著。喷淋型湿式空冷器是直接在翅片管束上喷雾状水，利用水分蒸发的潜热交换和空气被增湿降温来强化传热，同时，水雾的存在可使空冷器入口空气温度接近环境湿球温度，提高了传热平均温差，在3%喷淋量下换热系数可比干式空冷器提高2 ～ 4倍。

总之，相较于干式空冷器，在炎热的夏季，环境气温较高时，应用湿式空冷器更为有利。但是，湿式空冷器在管内流体温度超过70℃时，就极易结垢，且管外空气阻力损失较大，约为干式空冷的1． 4倍。管束面积不能太大，故单元装置的相对面积较小，价格相对较高。

空气冷却器干式空冷器

干式空冷器仅依靠空气温升的显热方式来交换热量，靠翅片管和风机强制循环强化传热。操作简单，使用方便，但由于其冷却温度取决于空气的干球温度，所以一般只能把管内热流体冷却到高于环境温度15 ～ 20℃。

因此，对于我国南方湿热地区，湿式空冷器蒸发效果不好，一般主要用干式空冷器。从热量传递角度讲，空气的比热仅为水的比热的1 /4，空气的密度也远小于水的密度，因此，若传递相同的热量，冷却介质温升相同，所需要的空气量将是水的4倍，相比于水冷却器，干式空冷器的体积是很大的。最关键的是，空气侧的换热系数很低，约为50 ～ 60W/(m2·℃) ，导致光管空冷器的总传热系数很低，较水冷却器的传热系数约低10 ～30倍，为抵消空气侧换热系数较低的影响，空冷器一般均采用扩展表面的翅片管，其翅化比大致为10 ～ 24倍。也有采用板式传热元件的板式空冷器，因为板片形成的流道断面形状沿流动方向不断变化，增强了扰动，在低雷诺数下具有高的传热效率和低的压降，特别适用于石化行业大型装置 ( 如大型乙烯成套设备等)的空冷器，但是由于板式空冷器的流道狭窄，在我国北方寒冷的冬季，容易引起流道内被冷却介质凝结而堵塞流道，并且易结垢从而堵塞流道，又由于加工工艺多为全焊式结构，局部损坏或堵塞时，必须整台更换空冷器，造成很大浪费。所以，翅片管仍然是空冷器的主流传热元件，空冷器的本质可以看为是空气－热媒的管翅式换热器，强化空气冷却器传热性能的关键是研制低接触热阻、高传热效能和流动阻力小的翅片管。当换热器内部为压力较高的流体时，管外加肋，就相当于用不承压的廉价肋片取代承压的优质管材，经济效果显著。

空气冷却器干－湿联合式空冷器

干－湿联合式空冷器，就是将干式空冷器与湿式空冷器组合集成。组合的一般原则是，在工艺流体高温区用干式空冷器，起气体冷凝的作用;在低温区使用湿式空冷器，起冷凝液冷却的作用。总之，选择哪种形式的空冷器，要根据当地的大气温度、风速及相对湿度等环境气候条件，结合介质最终冷却温度等换热工艺要求，并兼顾经济性，进行综合考量确定。