天然气压缩机后空冷器的基本结构和选择

1、天然气压缩机后空冷器的基本结构和选择空冷器主要由以下部分组成（如图一）：1、换热管束2、空气驱动装置，如风扇或鼓风机等。3、风扇或鼓风机等的动力装置4、空气驱动装置与换热管束之间的风道。5、支撑结构。6、维护管汇和风扇的走道、梯子（可选）。7、控制排气温度的导向栅板（可选）。8、控制温度和节省能量的可调风扇轮毂（可选）。换热管束由换热管、支架、管汇、框架组成（如图二）。通常采用翅片形式 来扩大换热管与空气的换热面积，以补偿大气压下空气的低导热系数和风扇在合 理能耗下的低转速。翅片通常为铝制，导热性好、制造成本低，它与换热管的连 接主要有三种形式（如图三）：1、挤压成型先将铝管紧密套在换热管上成

2、为一整体，然后利用机械模具挤压外层铝套管 形成翅片。2、嵌入缠绕先在换热管外壁刻出螺旋槽纹，然后将铝片螺旋缠绕嵌入沟槽，同时挤压沟 槽边缘嵌紧铝翅片根部。3、直接缠绕将铝片直接螺旋缠绕在换热管上，并使根部平折紧贴换热管。精品文档，供参考!为了提高换热效率，有时将翅片边缘切成齿状，但它会增加空气的流动压差 和动力消耗。散热翅片的选择非常关键，它取决于成本、操作温度和大气条件。不同的类 型有不同的热传导和流动压差特征。挤压成型翅片可以保护换热管避免大气腐 蚀，在空冷器整个使用期内保持恒定的传热效率，特别适用于温度高达600 oF的场合。嵌入缠绕翅片也能始终保持预定的传热效率，适用于温度高于600

3、oF低于750 F的场合。直接缠绕翅片适用于温度低于 250 F的场合，但是随时间 推移翅片与换热管的连接会松弛，传热效率就难以预测，建议对直接缠绕翅片的 传热效率给予折减，以弥补这种缺陷。实践中最经济的做法是按若干标准设计来 制造翅片换热管。换热管长度一般 660英尺，直径5/86英寸，最常用的是 1英寸。翅片高度5/161英寸，厚度0.010.035英寸，每英寸换热管长缠绕 711圈，翅片扩大的面积与换热管表面积之比为7:125:1。管束通常安排成矩形，由210排翅片换热管组成，特殊情况下可以多达 30排。换热管端部成 三角排列，中心距为 22.5倍管径，管束间空气流动的净面积为平面面积的

4、 50% o在实践可行的范围内，换热管越长、排数月多，则平面单位面积内的传热 表面的成本就越低。空冷器通常都采用轴流风扇，有鼓风式和引风式两种。为了防止机械故障和 便于控制，一组管束通常都7:1配两台风扇。均匀分布流过管束的空气对保持预 定的、一致的热传递至关重要，通过保持足够的风扇覆盖面积和足够的横跨管束 静压损来实现这一点。好的做法是保持风扇投影面积至少等于管束投影面积的 40% ,横跨管束的静压损至少是风扇外环罩处动压损的3.5倍。对于双风扇的空冷器一般假定换热管长度与管束宽度之比为 33.5,管束至少4排，空气流通精品文档，供参考! 净面积是管束投影面积的50% o风扇直径范围360英

5、尺，可以有220个叶 片，材质可以是木、钢、铝、玻璃纤维强化塑料，可以是空心也可以是实心，空 心叶片目前最受欢迎。叶片边缘可以是直线也可以是曲线，靠近中心翼弦最宽、 至顶部逐渐变窄并略微扭曲的形状效率最高。变窄并扭曲是为了均衡靠近中心处 叶片较低的速度，以产生一种均匀有效的空气速度剖面。 除了直径小于5英尺的 风扇外，大多数空冷器叶片角度都是可调的。可调叶片有两种，一种是手调，一 种是在运行中自动调节，大多数自动调节叶片都是通过气动膜片推动轮毂中的弹 簧来进行的。风道是为在风扇与管束间提供平稳气流的闭合空间， 它可以是直箱式也可以 是斜箱式，斜箱式对通过管束的气流分配较好， 但是只适用于引风式

6、，因为在斜 箱上悬挂鼓风式机械存在结构困难。风扇可以由电机、内燃机或液压马达驱动，最普遍的是电机。在无电源时有 时会选用液压马达，它也可以进行变速控制但效率较低。 最普遍的变速器是大扭 矩正向皮带轮。在5060马力的电机、风扇直径至18英尺的场合，通常用调 速皮带齿，中小尺寸的风扇用 V型皮带轮，对于非常大的电机和大直径风扇则 用齿轮箱。从机械原因考虑，翼尖速度不应超过 12000英尺/分，为了降低噪声 速度还应进一步减少。有时是通过变频来控制电机和风扇转速。支撑结构包括柱、拉杆、横梁，将换热器架在足够高度上，保证空气从下部 以较低的速度进入而不妨碍风扇运转，同时防止热空气重新吸入。空冷器的结

7、构 设计应当考虑相应的风、雪、地震、配管、及静、动荷载。引风式和鼓风式空冷器的比较精品文档，供参考!一、引风式优点：1、管束间空气流分布较好。2、热空气重新吸入的可能性小，热空气排放速度是冷空气进入速度的2.5倍即1500英尺/分.3、由于风道覆盖了 60%的管束面积，降低了阳光、雨、冰雹等的影响，控制性 和稳定性都更好。4、由于风道的自然抽吸作用更大，增加了风扇停止或失效条件下的换热能力。缺点：1、如果排放空气很热时，需求更多的马力。2、热空气温度应当限制在220 F以防止叶片、轴承或其他机械设备损坏。当 被冷却介质进口温度高于350 F时应当考虑鼓风式空冷器，因为当风扇停止 或空气流量低时

8、，排放空气温度会很高。3、风扇维护不方便，而且由于自然换热作用会使维护工作在热空气中进行。4、更换管束时需要拆除风道。二、鼓风式优点：1、当排放空气很热时需要较小的功率，功率与排气绝对温度相反变化。2、便于风扇或轴承的维修。3、便于更换换热管束。4、适用于被冷却介质有较高的进口温度。缺点:精品文档，供参考!1、管束间空气流分布不均匀。2、由于热空气排放速度低、风扇翼尖进气速度高、无抽吸作用等原因，增加了 热空气再循环的可能性。3、在风扇故障条件下自然抽风能力低。4、翅片换热管完全暴露在阳光、雨、冰雹之下，控制性和稳定性都差。在空冷器的热力设计中应当考虑许多因素，投资、年运行费用、噪声值是换热管

9、直径、翅片直径、FPI、换热管角度、长度、排数、管束宽度、每套装置的 管束数、介质通过次数、空气流量和风扇叶片数的函数。 空冷器面对不断变化的 各种气候条件，由此产生各种各样的问题，设计人员必须在运行费用和初始的设 备投资之间寻求经济平衡点。首先必须确定设计采用哪种环境温度， 空气流通量 和排放温度在开始时是未知的，它可以在设计过程中通过变化管排数继尔变化管 束投影面积来改变，在投资和运行费用之间一定有一个最优答案。空冷器也使用管壳式换热器的基本公式即福里尔（Fourier）公式：Q = U A （ T一t） mean式中（T t） mean = CMTD = LMTD F（T1 一 t2）

10、（ T 2 一 tl）= - FI nF是对流流体对数平均温度差的修正因子。空冷器中空气自下而上没有混合地流过管束，被冷却介质可以按安排的通道前后上下流动，当有4个或更多的向下通道时，认为流动是对流，F取1,对于1、2、3个通道的修正参数见图911。精品文档，供参考！显然开始时面积、总传热系数和空气排放温度是未知的，传统的设计方法是对CMTD和传热系数进行叠代试算直至面积对二者都满足。特别是假定空气的 温升计算出CMTD,假定总传热系数选择所需面积换热器的尺寸，采用相应的 投影面速度计算排放空气温度，重复这一过程，直至假定的排放空气温度与计算 值相符。然后计算各独立的传热系数和总传热系数，重复

11、全过程直至计算的“U和CMTD与假定值充分接近。但是，还有另外一种可以减少试算的方法，它只试算管程膜传热系数。下面讨论凯和伦敦在小型热交换器中叙述的Ntu方法，它适用于空冷器。下述定义基于小型热交换器：1、热流体比热=C h =Ctube= (Mcp) tube=Q/ (Tl T2)2、冷流体比热=Cc =Cair= (Mcp) air=Q/ (t2 tl )3、热单元数=NtU=A U/Cmin4、比热比=R= C min / Cmax5、空冷器传热系数=E= Ch (T1 T2)/ (Cmin (T1 t1 )=Cc (t2 t1)/ (Cmin (Ti t1)其余符号定义见第2页。空气流

12、量按换热器有效宽度和长度乘积每分钟标准 立方英尺定义(scfm),而表面流速(FV)是每分钟标准英尺。对于任何空冷器， 在设计阶段由于空气质量流量未知，不必明确空气侧或管程侧应当具有最小比 热。下述两种工况将概括两种设计条件。工况 1 : Cmin = Gr = Ccold1、按定义 4, R= Cmin/ Cmax = Cair/ Chot = Scfm 1.08/(Q/( T 1- T2)=FV L W 1.08/(Q/( T 1- T2)精品文档，供参考!=FV L W 1.08 ( Ti- T2)/ Q注:1.08=0.075lb/ft 3 60min/hr 0.24Btu/(lb o

13、F)2、按定义 5 并代入 Cair/ Chot, E= Ch (T1- T2)/ (Cmin ( t1 )=Q/( FV L W 1.08 (T1 t1)3、式 1、式 2 相乘，ER= FV L W 1.08 ( T1- T2)/ Q( Q/( FV L W 1.08 (T1b)=(T1 T2)/ (T1 t1)令(T1 T2) / (T1 t1)=Z,则对工况 1,Z=E R按定义 3, Ntu= A U/Cmin= A U/Cair= n N a W L U/ (1.08 W L FV)=n N a / (1.08 F(ri + rair+ rf+ rm)令 k= n N a / (1

14、.08 F(ri+ rair+ rf+ rm)对工况1, k= Ntu以E R和Ntu为坐标，R为参数，对工况1绘曲线，已知Z=E R和k= Ntu可在图中得出Ro由公式1：R= FV L W 1.08 ( T1- T2)/ QW=Q R/ (1.08 FV L ( T1- T2)t2= (T1 T2) /R + t1工况2:Cmin二Cube =Chot按定义 5, E= Ch (T1 T2)/ (Cmin (T1 t1)=(T1- T2) / (T1- t1)=Z按定义 4, R= Cmin/ Cmax= Chot / Cair = SCfm 1.08/(Q/( T 1- T2)=Q /

15、(FV L W 1.08 ( T1 T2)精品文档，供参考!Ntu= n N a W L / (Q(ri+rair+ rt+ rm)/( Ti- T2)R Ntu= n N a / (1.08 FV (ri+rair+ rt+ rm)对工况2, k= R Ntu工况1或工况2的选择原则以E R和Ntu为坐标，R为参数，可绘出与工况1相同的曲线，对两种工况，R=1 0对R=1线以上的R值：W= Q / (1.08 R ( T1 T2) FV L )t2= R -( T1- T2) +11对R=1线以下的R值：W= Q R / (1.08 ( T1 T2) FV L )t2= ( T1- T2)/

16、 R + t1可以看出，E、Ntu和R可以与任何流动安排相关，对于对流，表达式为：E= (1-e-Ntu(1-R) / (1-ReNtuR)图1215是为下述工况绘制的相关变量的曲线：1、冷热流体不混合的横向流动(单行程空冷器，图 12)02、双行程对流、冷热流体在每一行程不混合，但热流体在行程间混合的横 向流动(双行程空冷器，图13)。3、三行程对流、冷热流体在每一行程不混合，但热流体在行程间混合的横 向流动(三行程空冷器，图14)。4、对流(四行程或以上空冷器，图 15)。等温换热器的情况非常简单，由于 R等于0,效率变为：E=1 -e-Ntu精品文档，供参考!工况 1 中 Cmin =

17、C air,Ntu= n N a / (1.08 FV (ri+rair+ rt+ rm)E=Q/Qmax=Q/ (1.08 (Ti ti) FV L E )W Q/ (L W FV 1.08 (Ti t1)设计方法的应用任何空冷器在设计阶段的给定数据包括工艺终端温度、热负荷、环境空气温度以及希望的管程尺寸。热单元数(Ntu)设计方法确定管束表面积和空气侧出 口温度的最佳值，必须严格检查用这些数据选择的冷却器设计，但是对于给定的用途，这种选择大多数都接近最终的最佳设计。通过给定的数据可以算出Z值，表2给出了根据这些值估计的总传热系数。 这样就可以确定与表1中Z100/U对应的管排数和表面流速F

18、V。使用假设的管 程数求出k和Ntu值，在图1215中读出R,代入相应的公式中预测 FA,这 样的设计可以认为对估计是足够准确的，后面有一简单算例。必须通过运用传热系数和压降修正系数严格检查所做的选择，以得出最终设计，这些修正系数源于经验并经试验和空冷器运行观测所证实。大多数修正系数都是普遍已知的。表1Z 100/U管排数表面速度FV (ft/min )0.446500.556000.765500.8 1.0810400 450表2空冷器典型传热系数用途空气或道空气自西！气空皿应器f烧类飞烧类气体烧类气本50psig100psig100psig15-50pig50-250pig250-1500

19、psig精品文档，供参考!ZP=1psiZP=2piZP=5psiZP=1psizP=3psizP=5pi传热系数U10203090-11030-4050-6070-90用途发动机夹套水燃油整或车障整夜体轻天然小由轻烧轻石脑油工艺水传热系数U130-15520-308570-9090-12090120-145系数基于外径1英寸、每英寸管长10片、5/8英寸高挤压成型铝翅片、表面积比21,2:1的裸管外表面。例题：将273000磅/小时的轻质液姓从250oF冷却至1500F,环境温度100F,允 许压降5 psi,积垢系数0.001 ,高度为海平面，管程侧平均温度 200F时的物 性如下：cp=

20、 0.55 Btu/lb 0Fki=0.055 Btu/(hr ft20F)0.51 厘泊=1.234lb/ft hr换热管材料是0.085英寸MW(0.093英寸AW)那2英尺长的碳钢，每英寸 10片挤压成型翅片，5/8英寸高，管子横向间距2。5英寸。我们计算 Q=273000 0.55 (250-150)=15015000 Btu/hr ,然后用热单元数(Ntu)方法试选换热器尺寸：Z=(250-150)/(250-100) (100/90)=0.741从表1看出，合适的管排数是6,面积流速约为550英尺/分。从表2中总 传热系数应当为90 Btu/(hr ft2 0F),然后可以计算k:

21、精品文档，供参考!仔每排的管子数，每英尺宽=12/间距=12/2.5=4.8a=兀/12 OD=0.2618k=n N a/(1.08 FV (1/U)=4.8 6 0.2618/(1.08 550 (1/90)=1.1424我们假设3个管程数，从图14查出热容比R是0。70,在R=1的线上方，所以表面面积中的R在分母上，可以计算出表面积 FA:FA=Q/ (FA 1.08 R( Ti - T2) =360.8考虑已定管长32英尺，宽度=360.8/32=11.28英尺管子数=11.28英尺12英寸/英尺6排/2.5英寸管间距=325结构件的宽度包括空气密封加 6英寸，圆整至最近的标准尺寸即1

22、2英尺宽， 336 管。风扇的选择，需求功率风扇直径必须保证风扇覆盖面积是管束面积的40% ,必须比管束宽度小6英寸。利用风扇运行曲线来选择最优叶片数、倾角和功率。电机轴功率=实际流量(立方英尺/分)总压降(英寸水柱)/ (6356 风扇效 率变速器效率)实际空气流量由标准空气流量乘以标准空气密度除以风扇处的空气密度。从关系式中可以看出，鼓风式与引风式的功率之比近似等于出口空气密度与进口空 气密度之比，也等于绝对空气温度之比(t + 460) / (t2+460)o越过风扇的总 压差等于所选择风扇直径的动压、通过管束的静压损(厂家给出)和空气动力系 统的其他损失之和。按最佳空气分配来选择管径，

23、通常导致动压约为0.1英寸水 柱。风扇、空气通道、风扇环罩(特别是翼尖间隙)的设计会影响系统的效率。精品文档，供参考! 它比理想风洞试验的风扇曲线数据要低。 设计完善的空冷器轴流风扇系统，以总 压为基础，效率约为75% o设计不好的系统效率可能低到 40% 0减速装置的机 械效率通常为95% o上述公式得出的驱动装置输出功率必须除以电机效率以确 定输入功率。参考图16来估计功率需求，该图横坐标是单位功率裸管表面积， 纵坐标是在正常流速范围管束的深度。 将上述原则应用于例题，确定我们必须使 用10英尺直径风扇，覆盖40%管束面积。从图16可以发现对于6排管束，单 位功率裸管表面积是 6892平方

24、英尺，如果取 80,每个风扇需要的功率是(336 0.2618 32) /(2 80)=17.5马力.还必须计算最冷的环境温度下的功率消耗。对于固定倾角叶片，功率消耗与环境绝对温度成反比，最低环境温度的所需功率 确定所需电机尺寸。空冷器的运行控制除了被冷却介质的流量、组成和入口温度会根据设计条件变化外， 环境大气 温度也在发生变化，空冷器是按最恶劣条件设计的，当被冷却介质过冷有害或希 望节省风扇能耗时，就需要进行控制。尽管可以通过旁通介质流量来实现控制， 但这样做的很少，常用的方法是控制空气流量。改变空气流量可以通过下述方法 实现：1、调节管束上方的风门。2、双速风扇电机。3、对多风扇装置可以

25、顺序关闭风扇。4、自动调节风扇。5、变频风扇电机控制。通过对空气流的可调节约束来操作风门，减少了空气流量但并没有节省能精品文档，供参考!量。实际上即使在开启位置，风门也产生一个永久的能量损失。双速风扇电机、自动调节风扇、变频风扇电机控制在减少流量的同时确实节约了能量，在温带自动调节倾角风扇在一年中可以节省 67%的设计功率，一年就可以收回自动调节 倾角风扇增加的投资。通过仪表感测出口端的温度或压力， 可以自动操作风门或 自动调节风扇。对于某些极端的温度控制工况，如防止冬天极冷天气下结冰，或 防止高倾点或高熔点物质固化，可以进行更复杂的设计。极端工况控制极端工况控制包括：1、内部循环使用一台固定

26、倾角风扇往上吹，另一台自动调节倾角风扇（能够呈负倾角） 将空气向下吹，它可以调和管束最冷部位的空气以防止结冰。 通常鼓风式在出口 端具有负倾角风扇，而引风式在出口端具有正倾角风扇，热天两台风扇都可以向 上吹。2、外部循环这是调和冷却空气最积极的方法，但只在鼓风式空冷器上可行。热的排放空 气离开管束，进入风门覆盖的上部风道，当不需要循环时顶部风门全开，热空气 通过它排出。当顶部风门部分关闭时，一部分热空气导入一个通道向下流动返回 风扇入口，与环境冷空气混合。管束下有一个空气平均温度感测器， 通过改变风 门开度来控制循环空气量继尔入口空气平均温度。3、联合流动对于高倾点流体常常建议通过安排联合流动

27、保证较高的管壁温度，高温度流入的工艺流体与冷空气接触而低温流出工艺流体与热空气接触。精品文档，供参考!4、辅助加热线圈一蒸汽或甘醇加热线圈直接安装在管束下方，关闭管束上方的风门使加热线圈在结冰的天 气加热管束或保持其温暖，当启动或关闭时管束中的介质不会结冰或固化。当风扇运转并且排气风门全开时，也偶尔使用加热线圈调和对于管束来说非常冷的空 气。噪声控制近年来对工业噪声的关注日益增强， 空冷器原本不是最重要的噪声源，只有 更严重的噪声被控制之后，人们的注意力才转向空冷器。空冷器噪声主要由风扇 叶片的涡流脱离和空气扰动引起的， 其他就是来自减速器和电机，一般情况下噪 声频带较宽，只是偶尔情况下减速器

28、和电机，或者声源与空冷器结构间的反射会 产生尖锐噪声。效率较高的风扇和中等的翼尖速度， 噪声与翼尖速度3次方成正 比、与风扇功率1次方成正比。目前切实可行、经济有效的做法是将空冷器下方 3英尺处的声压降低至85dB (A),但是要低于80dB (A),驱动装置的噪声起 主导作用，必须采取特殊的措施。粘性流体空冷器的设计管程内层流流体的膜系数非常低，与流过裸管外侧的空气膜系数输量级相 同，由于管程内的层流系数起控制作用，因此一般在空气侧使用翅片增加总传热 系数没有优势，通常使用大量管排的裸管管束。对于出口黏度到20厘泊的工艺流体，可以使用大直径管子和高的流速(高达 10英尺/秒)，达到出口雷诺数

29、高 于2000临界雷诺数，保持流动为过度区。但是这通常导致30100 psi的压降。 从对层流设计的缺点来看，压降的增加一般是经济的，与紊流换热器成本的增加 相比，运行和泵投资的成本增加很小。精品文档，供参考!管程内层流的最大问题是流动固有的不稳定， 其原因可以通过对紊流和层流的压降和传热系数的比较来描述，他们是粘度（小）和质量流量（ G）的函数:流态压降函数传热系数函数紊流程,G18产G08层流J0, G1.0叫 G0.33空冷器中，由于风或者每一管程有许多管排造成空气流分布不均，有可能一 些管程中的流体比另一些管程冷却多一些。紊流中压降是粘度的“弱”函数0.2指数）而是质量流量的“强”函数

30、（1.8指 数），要保持冷热管同样的压降，较冷管程中流量的降低很小。还有随着流动减 慢和粘度增加，传热系数降低很小（粘度的指数 -0.47,质量流速的指数0.8）, 所以过度冷却被自动纠正了。层流中压降是粘度的“强”函数1.0指数）而是质量流量的“弱”函数（1.0指 数），较冷管程中流量降低更多以弥补较高的粘度。重烂的粘度通常是温度较强 的函数，但是对于层流，传热系数与粘度无关，只是质量流量的“弱”函数（0.33 指数），故不存在紊流的自动纠正。结果是许多管子变得实际堵塞，而大多数流体在少数管子中流动。由于高的 质量流速和紊流的增强的结果，这些高流量的管中最终达到稳定，但是由于大多 数管子通过

31、极少的流量，冷却效果差，现实结果是大压降、低运行效率。达到的 稳定点取决于粘温曲线的陡峭程度。高倾点流体可能会完全堵塞换热器的大多数 管子。通过设计较深的管束改善空气流分布有时可以避免这一问题。每一管程的管束不能超过一排，最好两个管程一排，使流体在管程间得以混合。精品文档，供参考!对于高粘度、高倾点的流体，大的冷却范围应当分成阶段，第一个换热器应 当设计为紊流，出口温度足够高，确保即使减少流量出口雷诺数也大于 2000。 较低的冷却段使用盘管（由直管和180弯头组成，每一管程为单管），低温盘管 应当用外部热空气循环导管来防止结冰。通常闭路水冷却系统更经济，效率与盘管一样。管壳式换热器冷却壳程侧

32、粘 性流体的低温段，闭路水在管壳式换热器管程侧和空冷器之间循环， 热量散发至 大气。对于洁净的粘性流体如润滑油，通过设置扰流器、设计较低的流速，在不增 加压降的条件下提高管程效率 4至10倍，同时用外侧翅片提高空气侧效率也有 优越性。除了提高热传递效率，扰流器的重大优点是压降与质量流速的 1.3次方 呈正比，因此非等温流动更稳定。最简单、性价比最好的扰流器是旋流板（平板 条扭成螺旋状）。价格通过图18确定近似的销售价格，以单位平方英尺裸管表面积给出，它是裸管总表面积和管排数的函数，是出厂FOB,不包含运费或出口包装费，它基于1 英寸X12伯明翰线规、带挤压翅片的32英尺长钢管，设计压力100p

33、sig,TEFC 电机，HTD驱动装置。对于不同材料的换热管有相应的价格修正系数。从曲线中可以看出，当裸管表面积超过 7000平方英尺时，单位面积价格变 化很小。装置单价的减少是管排数的函数，随管排数增加逐渐减少。精品文档，供参考!空冷器通过翅片增强热传递，热量从介质传向管壁再传向翅片，最终传至大 气。腐蚀是空冷器效率降低的最大因素。 在恶劣环境下运行，空气中的污物与雨 水混合，渗入换热管和翅片结合处，腐蚀换热管和翅片根部材料，继而降低传热 效率，缩短空冷器使用寿命。空冷器中热量从介质传向大气要遇到一系列热阻：介质导热性能。内部积垢热阻。管程“膜”热阻。管壁热阻。管壁与翅片接触热阻。翅片金属热

34、阻。外部“膜”热阻。外部积垢热阻。只要空冷器效率下降，都可以追溯到或者是空气流量减少， 或者是上述热阻增加。1、2、4、6、7项热阻基本上是固定的，不会随时间改变，而 2、5、8 项会随时间改变。当空气流量减少空冷器效率下降时， 清洗外部翅片，或者维修风扇或驱动机构，可以改善传热率。清洗外部翅片可以减少外部积垢热阻（第 8项）和空气动力阻力，管程内部积垢热阻增加（第2项）常常通过清洗来解决，但是管壁与翅片接触热阻（第5项）造成的性能下降除了更换换热器外没有别的修复方法。影响管壁与翅片接触热阻的各种条件是热量从管子传向空气中影响翅片效率的非常重要因素，所有的热传递都要经过翅片根部的管壁与翅片接触

35、热阻，造精品文档，供参考! 成该热阻增加的两个根本原因是（1）翅片根部腐蚀，（2）失去了连接压力，这 两种情况都会随时间增长而发生，但不会在新的空冷器上发生（无论翅片形式如 何）。当空气中的杂质如沿海环境下的盐类与雨水混合，就会造成翅片根部腐蚀， 它们渗入管子与翅片连接处，引起温度最高的翅片根部发生化学反应， 分解翅片 材料形成金属盐和氧化物，造成隔热。当管子和翅片材料间存在电位差时， 通常 腐蚀会加快。空冷器中有3种基本类型翅片：缠绕式。采用导热金属（通常为铝）薄片，先将一边折成90小脚（L）型或900至180薄片折两次（T）型，然后紧紧缠绕在换热管上，管子两端用套环 将其卡紧。嵌入式。首先

36、在换热管外壁刻出连续的螺旋槽 （管壁厚必须考虑刻槽深度）， 将翅片一侧嵌入槽中进行缠绕，同时挤压沟槽边缘，使管壁材料夹紧翅片根部， 用专门的拉力试验来确定夹紧程度。挤压成型式。先将铝套管套在传热管上，然后用机械旋转模具向外挤压铝套 管形成翅片，达到需求高度，同时使铝套管剩余足够的厚度紧包在换热管上。缠绕式翅片一般最便宜，铝是最常用的空冷器材料，但也可用其它材料做缠 绕式翅片。它最容易遭受翅片根部腐蚀，采取过各种办法如使（ L）或（T）型 翅片根部相互搭接，但是没有一种方法能达到完全的防水密封，只要腐蚀性液体 在任何位置渗入翅片下，腐蚀就会扩展，导致管子与翅片连接的永久失效。嵌入式翅片也可以用各

37、种材料制作，大多数情况下它们的初始成本与缠绕式 相同，只是当采用合金钢换热管时总成本会高于缠绕式，甚至与挤压式相同，这精品文档，供参考! 是由于考虑沟槽深度使管壁增厚造成的。 这种类型翅片根部腐蚀发生少些，但也 会发生。缠绕翅片时其边缘产生极大的应力， 一侧产生拉伸另一侧产生压缩， 翅 片从内径到外径的厚度变小，但不是均匀的而是波浪性的变化，翅片在薄的地方 就不如厚的地方夹得紧，在夹得松的地方，水分会浸入引起腐蚀。反过来，通过 严格的质量控制和专门的拉力实验，减少了嵌入式翅片的热涨和松动的可能性。此外嵌入式比其他类型能承受较高的温度。挤压翅片只能用铝来做，初始成本在三种类型中最高，主要原因是材

38、料消耗 多。在设计温度范围内运行，它是三种类型中长时间稳定性最好的。 翅片挤压成 型压力1200Psi使两种材料间产生“压力接触”，确保了有效的热传递。它对翅片 根部腐蚀的抵抗力最强，由于铝管完全包裹换热管，只需在换热管两端进行防腐 涂敷。空冷器翅片松弛或根部腐蚀除了换管没有其它修复方法，只要继续使用性能 就会继续下降，通过选择翅片类型可以解决这一问题。 选择翅片时要考虑三个主 要因素：安装环境、操作温度、要求的使用时间。在大多数炼油厂、化工厂或海 洋环境下，空气中的污物与雨水混合形成电腐蚀液体， 即使空气中这些污物的浓 度非常低也会产生腐蚀问题，空冷器一般都是连续运行，翅片根部区域总是有大

39、量微小缝隙，污物就会聚集。挤压成型和缠绕式翅片之间的成本差虽然相对较小，但也不能忽略。当对机 组整个运行寿命进行评价、防止潜在的停机或停产时，基本情况就是“现在付出 或将来付出”。通常“现在”要比“将来”便宜得多。作为一种经验建议按五年期进行 评价，如果运行时间超过五年，挤压成型比缠绕式经济，下述几种情况例外：1、操作温度低，非循环式运行、空气中无污染物。精品文档，供参考!2、冷却要求自然递减（如某些油、气生产设施）3、临时应用，时间短。空冷器的热空气循环空冷器最常见的热空气循环问题是：空气接近空冷器的速度过高。空冷器在下风向互相靠得太近。空冷器的下风向紧靠挡风结构。空冷器置于不同高度相互太近

40、。热风排放速度过低。平面布置时不加区分地将鼓风式和引风式混在一起。平面布置考虑夏季主导风向不够。造成空冷器噪声的主要因素如下：旋转力（叶片通过的频率加谐振）。随机的涡旋脱离。空气扰动。通过翅片的气流。轴承噪声。空冷器气流通道室的共振。普遍认为空冷器噪声产生于风扇叶片，与结构振动相关的噪声能不超过1% ,但是由于结构对叶片产生附加的扰动会影响风扇叶片噪声。叶片噪声是由涡流脱 离和空气扰动引起的，它的频带宽，没有离散峰值（叶片通过频率，它通常低于精品文档，供参考！31Hz）0这种噪声与翼尖速度的5.65.8次方呈正比。第二个重要因素不是功率或流量，而是通过风扇的压降， P的指数是1.4, 但是该指

41、数与翼尖速度呈相反变化。实验表明，在较低的翼尖速度下， P的变 化引起的噪声变化比在较高的翼尖速度下引起的噪声变化大。功率或流量变化的重要性不大，流量变化在10: 1范围内对噪声的影响都很小。叶片尺寸的影响 数据尚不充分，只要不到失速范围，叶片数量的影响也很小。80%的噪声产生于 风扇直径20%的外侧部分。有几个因素对理解空冷器的方向性非常重要。第一，翼尖是产生噪声的主要部分，每个叶片9/10处可以看作一个点声源。第二，管束对噪声没有重要的削 减作用，管束相对来说是疏松的，最紧密的地方也有50%的自由空间。第三，风扇和管束之间约束气流的壳体也约束噪声， 因此大部分噪声从进气口或排气口 传出，只有在离气流通道壳体很近（小于3英尺）处测量的噪声才会超过空气进、 出口的噪声。如果气流通道壳体特别薄，或采用轻质材料制作，它一凸一凹变化 会造成振动噪声，建议采用8块规0.164”以上的材料，以减少这种