无相变流体空冷器设计（含cad图纸）

1、四川理工学院毕业设计（论文） 无相变流体空冷器设计学 生：李涛学 号：08011010311专 业：过程装备与控制工程班 级：2021.3指导教师：项勇 林海波 四川理工学院机械工程学院二O一二年六月四 川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 无相变流体空冷器设计 学院:机械工程 专业：过程装备与控制工程 班级：2021.3 学号：08011010311学生： 李涛 指导教师： 项勇、 林海波 接受任务时间 2021.12.10 系主任 （签名） 院长 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求设计说明书： 根据给定的条件设计空冷器，包括总体设计，工艺计算及设计选型，主

2、要零部件结构设计和强度计算。设计条件：介质：航煤，馏程130230，质量流量：进口温度：165,出口温度：55,入口压力：0.2MPa,允许压降：60kPa,管内结垢热阻：0.00017,介质物性：相对密度：相对密度：,特性因数：,黏度：,空气设计温度：35,空气设计最低温度：-10,空气侧污垢热阻：,海拔高度：50图纸要求： 空冷器总装布置图1张，空冷器零部件图3张。2指定查阅的主要参考文献及说明 GB/T 153861994空冷式换热器 赖周平,张荣克.空气冷却器.北京：中国石化出版社,2021.1 马义伟.空冷器设计与应用.哈尔滨工业大学出版社，20213进度安排设计（论文）各阶段名称起

3、 止 日 期1资料收集，阅读文献，完成开题报告2021.02.27至2021.03.222完成所有结构设计和设计计算工作2021.03.24至2021.04.263完成所有图纸绘制2021.04.27至2021.05.274完成设计说明书2021.05.28至2021.06.015完成图纸和说明书的修改，准备毕业答辩2021.06.02至2021.06.13摘 要换热器是工业上常用设备之一，随着全球水资源的短缺和人们对保护环境的要求越来越高，发展空冷技术和设备才能满足节水、保护环境和节能的要求，空冷器就是利用空冷技术研制的一种工业生产的重要设备。本文对空冷器的基本组成如管束、构架、风机等部件作

4、了介绍，然后根据给定条件选择了干式空冷器进行设计，包括传热面积计算、传热系数计算、选型设计等，同时对部分零部件进行了结构设计和强度校核。关键词：空冷器；干式空冷器；选型设计；工艺计算ABSTRACTHeat exchanger is used one of industrial equipment, with the global of the shortage of water resources and people to protect the environment and taller to the requirement of, development of air cooling

5、 technology and equipment to meet the water saving, environmental protection and energy saving requirements, air condenser is the use of air cooling technology developed a kind of industrial production important equipment.In this paper the basic component of air condenser as bundle, structure, fans,

6、 etc. Parts are introduced in this paper. Then according to the given condition selecting the dry air cooled heat exchanger design, including heat transfer area computation, heat transfer coefficient calculation, type design etc., and to some of the parts were structure design and intensity.Keywords

7、: air cooler; dry air cooled heat exchanger; type selection design; Process calculationIII目 录摘要ABSTRACT第一章 绪论11.1 空冷器的发展简介11.2 空冷器的基本结构21.3 空冷器的分类31.4 空冷与水冷的比较4第二章 空冷器的总体设计62.1 设计条件62.2 总体设计应考虑的事项62.3 冷却方式72.4 空冷器的工艺流程72.5 空冷器的结构型式102.6 空冷器的通风方式112.7 空冷器的平面布置122.8 空冷器的调节方式13第三章 空冷器的方案计算及选型设计153.1 热负

8、荷计算143.2 空冷器的方案计算153.3 选型设计16第四章 空冷器的详细工艺计算194.1 管内膜传热系数计算194.2 风量和空气出口温度计算204.3 翅片膜传热系数的计算204.4 管壁温度的计算和管内膜传热系数的校正214.5 各项热阻的计算和选取及总传热系数计算224.6 传热温差和传热面积计算224.7 管内阻力计算和管外空气阻力234.8 风机功率的计算244.9 风机的过冬计算和风机的噪音估算25第五章 空冷器主要部件设计及强度计算265.1 管箱设计条件265.2 管箱筒体厚度的计算275.3 螺栓的选用285.4 管板厚度计算和法兰厚度的选取295.5 翅片管选取31

9、5.6 配管325.7 其它附件33结论37参考文献38致谢39四川理工学院毕业设计（论文）第一章 绪 论1.1 空冷器的发展简介空冷器，是利用空气作为冷却介质将工艺介质（热流）冷却到所需要的温度（终冷温度）的设备。一般来说工业上低于120的介质的热量回收代价比较昂贵；或因热源的分散性和间歇性尔难以综合利用，这部份热量多用水冷器取走，或用空冷器排放到大气中。普通空冷式换热器是以环境空气为冷却介质横掠翅片管外，使管内高温流体得到冷却或冷凝的设备。其名称有多种，如翅片风机式换热器、空冷式翅片换热器、翅片管式空冷换热器等，也称“空气冷却器”或“空冷式换热器”，“空冷式热交换器”，简称“空冷器”。传统

10、的工业冷却系统都是用水作冷却介质，自20世纪20年代以来，空冷渐被人们重视，在一些领域中水冷逐渐被空冷取代。这一转变的主要原因有以下五个方面：随着工业，特别是炼油、石油化工、冶金、电力工业的发展，用水量急剧增加，出现了大面积缺水的问题。人们对保护环境，防止和减少工业用水对江、河、湖、海污染的要求愈来愈高。能源日益短缺，要求最大限度地节约能源。装置大型化要求水的用量日益增多。空冷技术的发展可部分或全部代替水冷。用空气作为冷却介质，其来源没有问题，但空气的热焓太低，其比热仅为水的四分之一，因此在相同冷却热负荷下，需要的空气量将是水的4倍。而且空气的密度、给热系数又远比水小，所以若用常规的传热元件，

11、空冷器的体积势必会比水冷器大得多。又由于大气温度随气象、季节、昼夜变化大，被冷介质的出口温度也不易控制。所以直到20世纪20年代末，才出现第一台空冷器。这台空冷器安装在美国西部一个炼油厂，作为排汽冷凝器，它采用立式布置管束，自然通风。1930年开始用单面立式和卧式布置的翅片管管束，并用风机驱动空气，大约到1935年前后，具有现代雏型的水平布置管束的引风式和鼓风式空冷器投入工业运转。在20世纪40年代，为了节省占地面积出现了形、圆环形、多角形和“之”字形等结构。但当时这些结构都存在着管束出口的热风向入口循环等问题。在20世纪50年代以前工业装置上空冷器都是干空冷，结构型式和操作经验都很不完善。以

12、后，为了提高冷却性能、扩大适用范围，从多方面进行了改进，如为了适应高气温的要求发展了湿式空冷；为了减小占地面积发展了干、湿联合空冷；为了提高传热效率，增强空冷器的适用性发展了蒸发式空冷、板式空冷；为了适应低气温与高粘、易凝流体的冷却，设计出了内、外热风再循环，自调百叶窗，加热蒸汽盘管，电加热，内翅片管等；为了精确控制工艺介质的出口温度和节约动力消耗，发展了自调倾角风机，变频自动调速风机等；为了适应各种操作温度和压力，研制出了多种结构型式的管束和管箱；为了提高管束的传热效率及耐腐蚀性能、降低风机功率损耗，研制开发了数十种不同类型的翅片管；为了降低噪声，提高风机效能，发展了各种风机叶型和传动型式。

13、随着空冷器应用范围的扩大，其技术不断提高，结构型式日趋多样和完善。1.2 空冷器的基本结构空冷器的基本结构型式如图1-1所示。主要由管束、风机、构架、百叶窗和梯子平台等五个基本部件组成。 图1-1 空冷器的基本结构 1. 管束 它是传热的基本部件，由翅片管、管箱、侧梁和支架构成一个整体，被冷却和被冷凝的介质在翅片管内通过时，它的热量被管外流动的空气所带走，管内的介质得到冷却或冷凝。2. 风机 用来驱动空气通过管束，带走被冷却介质的热量，从而促使热介质冷却或冷凝。空冷器采用的是轴流风机。3. 构架 它是由钢结构框架和风筒构成，通过它支承管束和风机，并使空气按一定的方向流动。4. 百叶窗主要用来控

14、制空气的流动方向或流量的大小，此外也可以用于对翅片管的防护，如防止雨、雪、冰雹的袭击和烈日的照晒等。它由可以转动的一组或几组叶片、框架和叶片传动机构组成。5. 梯子平台它的作用是为空冷器的操作和检修提供方便。1.3 空冷器的分类空气冷却器的分类根据分类方法的不同可以有以下几种类型。 按管束的布置方式可分为：立式、水平式、斜顶式、V型多边形等；按通风方式可分为：鼓风式、引风式和自然通风式；按冷却方式可分为：干式空冷器、湿式空冷器（包括增湿型、喷雾蒸发型、湿面型）、联合型空冷器等；按防寒方式可分为：热风内循环式、热风外循环式、蒸汽伴热式；按压力等级可分为：高压空冷器和中、低压空冷器。 图1-2示出

15、最常用的鼓风式、引凤式和斜顶式空冷器示意。 (c)(b)(a) 图1-2 鼓风式（a）、引风式（b）和斜顶式空冷器（c）示意水平式空冷器的特点是管束为水平放置，但作冷凝器时，为防止冷凝液停留在管子内，管子有3或1的倾斜。管束长度不受限制，管内热流体和管外空气分布比较均匀。适于多单元组合，适用于场地宽敞和新建的炼油厂 。斜顶式空冷器的特点是管束斜放呈人字形，夹角一般在60°；占地面积小，为水平式的40左右；结构紧凑；管内介质和管外空气分布不够均匀，易形成热风再循环；建造成本高。它适合于联合式空冷器、干-湿联合型空冷器，适用于老厂改造和场地较小的情况，特别适用于电站汽轮机空冷凝汽器。湿式

16、空冷器的三种结构型式示于图1-3。（c）湿面型（b）喷淋蒸发型（a）增湿型图1-3 湿式空冷器的三种结构型式1管束；2热流体入口；3空气入口；4循环水泵；5排水管6供水管；7挡水板；8阀门；9热空气出口；10热流体出口1.4 空冷与水冷的比较水冷和空冷是目前工业装置中最重要的两种冷却方式。这两种冷却方式各有优点和不足，选用时要视具体情况。如果冷却水供应困难，又要求严格控制环境的污染，自然选用空冷器；如果厂地面积、空间都受到限制，水源也无问题，也就只有选用结构紧凑的水冷器。但在一般情况下需作全面比较，因为影响因素比较复杂。有关专家已作了许多分析和比较，一般都认为空冷优点多于水冷，所以即使在水源比

17、较充足的地方，也推荐采用空冷。空冷的最大优点就是节水效果好，对环境污染小，操作费用低，缺点是占地面积（或空间）大，一次性投资多，受到介质温度、环境温度的限制；水冷的最大优点是结构紧凑，安装费用低，但操作费用高，对环境污染严重，具体比较如表1-1和表1-2所示。在对两种冷却方式的经济性讨论中，国内外学者都发表过许多对比分析资料，德国有人通过实例对比指出，虽然空冷器比套管式水冷器投资高，但总的看还是比较经济。如把90有机液冷却到40（热负荷1.136×W），空冷器投资在低压范围内高34倍，在高压范围内（如32.5）约高2530（因为高压空冷器用的管子直径较小，壁厚不必增加太多，材料费相应

18、增加较少），但水冷器的管理费是空冷器的2倍，水费是空冷的6倍。对于冷凝过程二者的总费用大致相同。表1-1 空冷与水冷相比的优点空 冷 的 优 点水 冷 的 缺 点1. 对环境污染小；2. 空气可随意取得；3. 选厂址不受限制；4. 空气腐蚀性小，设备使用寿命长；5. 空气侧的压降小，操作费用低；6. 冷系统的维护费用，一般情况下仅为水冷系统的2030；7. 一旦风机电源被切断，仍有3040的自然冷却能力；8. 无二次水冷却问题。1. 对环境污染严重；2. 冷却水往往受水源限制，需要设置管线和泵站等设施；3. 特别对较大的工厂和装置，选厂址时必须考虑有充足的水源；4. 水腐蚀性强，需要进行处理，

19、以防结垢和杂质的淤积；5. 循环水压头高（取决于冷却器和冷水塔的相对位置），故水冷能耗高；6. 由于水冷设备多，易于结垢，在温暖气候条件下还易生长微生物，附于冷却器表面，常常需要停工清洗；7. 电源一断，即要全部停产。 表1-2 水冷与空冷相比的优点水 冷 的 优 点空 冷 的 缺 点1. 水冷通常能使工艺流体冷却到低于环境空气温度23，且循环水在凉水塔中可被冷却到接近环境湿球温度；2. 水冷对环境温度变化不敏感；3. 水冷器结构紧凑，其冷却面积比空冷器小得多；4. 水冷器可以设置在其他设备之间，如管线下面；5. 用一般列管式换热器即可满足要求；6. 噪声小。1. 由于空气比热小，且冷却效果取

20、决于气温温度，通常把工艺流体冷却到环境温度比较困难；2. 大气温度波动大，风、雨、阳光，以及季节变化，均会影响空冷器的性能，在冬季还可能引起管内介质冻结；3. 由于空气侧膜传热系数低，故空冷器的冷却面积要大得多；4. 空冷器不能紧靠大的障碍物，如建筑物、大树，否侧会引起热风循环；5. 要求用于特殊工艺设备制造翅片管；6. 噪声大。5四川理工学院毕业设计（论文）第二章 空冷器的总体设计2.1 设计条件介质: 航空煤油，馏程为130230质量流量：230000kg/h进口温度：165出口温度：55入口压力：0.2允许压降：60kPa管内污垢热阻：0.00017介质物性：相对密度：特性因数：黏度：

21、空气设计温度：35空气设计最低温度：-10空气侧污垢热阻：海拔高度：502.2 总体设计应考虑的事项空冷器的总体设计是指空冷器的方案设计。总体设计时要根据用户提供的要求和空冷器的设计惯例考虑一下问题： 根据工艺介质的冷却要求及所建装置的水源、电力情况，进行空冷和水冷的技术经济比较，以确定使用空冷器的合理性； 根据介质的终冷温度和过程特点（有无相变）、环境条件，确定空冷器的型式，即确定采用干空冷、湿空冷、干湿联合空冷或其他特殊结构的空冷器； 初步估算该工艺条件下所需的传热面积，选择空冷器的初步结构参数，如管束的尺寸、翅片管种类、构架和风机的配套等； 根据工艺介质的操作条件及物化性质，对空冷器参数

22、进行初步估算。估算的内容包括总传热系数及阻力降、有效平均温差，计算所需的传热面积、风机的动力消耗及增湿水耗等； 根据装置生产特点及工艺介质对操作的要求，综合考虑空冷的平面竖面布置及调节控制方案； 估算噪声是否满足相关标准的要求； 如果是在寒冷地区还应考虑防寒防冻的要求； 根据上述核算初步确定空冷器的总投资。简而言之，空冷器的总体设计，首先确定是否采用空冷器，接着就是确定空冷器的流程、结构部件、平面布置、控制调节方案等。2.3 冷却方式工艺介质的冷凝冷却是在空气冷却器中实现的，冷却介质为空气。由于空气的比热容小，在标准状态下（20,101.325kPa）为1005J/(kg·K)，仅为

23、水的四分之一，因此若传热量相同，冷却介质的温度相同，则所需的空气量为水量的四倍。再考虑到空气的密度远小于水，则相对于水冷却器来说，空冷器的体积是很大的。另外空冷器空气侧的传热系数很低，约为4060，导致光管空冷器的总传热系数也很低，较水冷的传热系数约低1030倍。为增强空气侧的传热性能，所以一般都采用扩张表面的翅片管，其翅片比大致为1024。空气冷却方式和水冷却方式在经济上的精确评定是有难度的，长期以来水冷和空冷的争议一直存在，但随着全球水力资源的短缺和水质污染的加剧，空冷器的优越性越来越受到人们的注意，以空冷代替水冷的趋势将不断发展。根据工艺介质的冷却要求及所建装置的水源。电力情况与水冷进行

24、经济比较，以确定采用空气冷却的合理性。表1-1列出了空冷优于水冷的场合，表1-2列出了水冷优于空冷的场合。这些原则可供设计者考虑是否采用空冷器。综上所述：由设计条件可知本设计采用空冷器更合理。2.4 空冷器的工艺流程根据介质的终冷温度、所在地区的气候条件，确定采用空冷器的型式。它可以采用以下五种工艺流程之一。 干式空冷器流程的结构型式见图2-1； 湿式空冷器流程的结构型式见图2-2； 干空冷加后湿空冷器流程的结构型式见图2-3； 干空冷加后水冷器流程的结构型式见图2-4；图2-1 干式空冷器流程结构 干湿联合空冷器流程的结构型式见图2-5；在选取空冷器的工艺流程时，可参照表2-1的原则进行。图

25、2-2 湿式空冷器流程结构图2-3 干空冷加后湿空冷器流程结构图2-4 干空冷加后水冷器流程结构图2-5 干湿联合空冷流程结构 表2-1 空冷器的各种流程比较流 程优 点缺 点适 用 范 围干空冷1.结构简单可靠，可用于高压系统 2.运转费用省 冷后温度受限制，不低于设计气温15201.广泛应用2.热介质的冷后温度应高于设计温度1520湿空冷冷后温度低，可接近湿球温度5左右进口温度不能过高，如高压80时会引起翅片表面结垢进口温度低的介质（如低于75）的冷却，常用作干空冷的补充流 程优 点缺 点适 用 范 围 干空冷+水冷1.冷后温度低2.设备紧凑1.需配置循环水系统2.操作费用较高1.要求冷后

26、接近干球温度时 2.水源充足的地方 干空冷+湿空冷1.冷后温度低2.操作费较前干空冷+水冷省303.喷淋水可重复使用 1.占地比干空冷+水冷略大 2.操作要求较高1.水源不足2.要求冷后温度较低，约高于湿球温度5左右干湿联合空冷1.设备紧凑，占地小2.操作费用省3.冷后温度较低1.结构较复杂2.操作技术要求高1.中小处理量场合2.大处理量干空冷器的后冷器综上，由于热介质的冷后温度高于设计气温20，故本设计选用结构简单可靠，运转费用省的干空冷流程。2.5 空冷器的结构型式根据管束的放置方式，空冷器可分为水平鼓风式、斜顶鼓风式、直立鼓风式、引风式、立式引风式和V字引风式。为了恰当的选择空冷器的结构

27、型式，设计人员应首先根据经验估算一个所需的传热面积，然后，参照表2-2综合比较各种型式的特点和应用场合，选择适宜的结构型式。经反复核算、综合比较，最终确定空冷器的管束、构架的规格，风机的大小和空冷器的布置型式。表2-2 空冷器的结构型式比较型 式优 点缺 点适 用 场 合水平式1.结构简单，管束与风机叶轮水平放置，根据风机在管束的上下不同可分为引风式和鼓风式两种2.管内热流体和管外空气分布均匀3.安装方便1.占地面积大2.管内阻力比其它型式较大由于结构简单，安装方便，得到普遍应用。特别市鼓风式的应用最为广泛、用于介质冷凝时，管束因布置有3°或1°的倾斜度直联式1.直接与设备

28、相联，减少管线和占地面积2.投资省检修略微困难置于塔或容器顶部的小湿冷却设备型 式优 点缺 点适 用 场 合直立式1.管束垂直地面，风机叶轮可垂直或水平布置，占地比水平式省2.管内阻力比水平式小1.管内介质与管外空气分布不够均匀2.易受外界风力影响，安装方向应与季节风向配合1.小负荷冷凝系统2.内燃机冷却系统3.电站冷却水系统4.湿式空冷器 斜顶式1.结构紧凑，管束斜放成人字形，夹角一般成60，风机置于管束下方，占地面积比水平式小约402.常用作冷凝，管内阻力比水平式小3.传热系数较水平式高1.管外的空气分布不均匀。且易产生热风返回现象2.结构较复杂，安装维修稍为难一点1.负压真空系统2.干湿

29、联合空冷的干式部分 V字型1.风机叶片置于管束上方，避免了热风的再循环，其余特点与斜顶式相同2.管外气流分布较好 1.管内介质与管外空气分布不够均匀 2结构设计和管线安装较复杂1. 负压真空系统2.干湿联合空冷的湿式部分3.多用于单管程冷凝器干湿联合1.占地面积小2.操作费用省1.操作要求高2.灵活性差中、心处理量或大处理量干空冷的后空冷由于水平式优点：结构简单，管内热流体和管外空气分布均，安装方便等。本设计的空冷器结构型式选用水平式结构。2.6 空冷器的通风方式空冷器的通风方式有鼓风、引风和自然通风三种方式，其优点和应用场合如表2-3所示，根据具体情况选用一种通风方式。表2-3 通风方式比较

30、 通风方式优 点缺 点应 用 场 合鼓风式1.气流先经风机再至管束，风机在大气温度下运行，工作可靠，寿命长2.结构简单，安装检修方便3.由于紊流作用，管外传热系数略高1.排出的热空气较易产生回流2.受日照及气候影响较大由于结构简单，效率高，应用普遍通风方式优 点缺 点应 用 场 合引风式 1.风机和风筒对管束有保护作用，可减少冰雹、雷雨、烈日对管束的影响2.空气对穿过翅片管束气流分布比较均匀，管外传热系数较高而阻力较低3.由于风筒有抽力作用，风机停运时，仍能维持30的冷却能力4.排出的热空气不易回流，受风力影响较小5.噪声较鼓风式约低3dB1.风机叶片安装在出风口，工作温度高，要求叶片的材料应

31、能承受相应的工作温度2.结构较鼓风式复杂，风机检修不方便3.耗功率比鼓风式约高101.对出口终温要求严格控制的场合2.对防噪音要求较高时3.气候变化较大的地区.自然通风式1.利用温差造成气流流通，不用风机，节省电能2.噪声低，维修量小投资大大处理量的热电工厂，如大型电站的汽轮机乏汽冷凝冷却通过表2-3通风方式的比较本设计空冷器通风方式选引风式。2.7 空冷器的平面布置空冷器的平面布置包括地面式和高架式。考虑到高架式不占地面面积，高空气流通畅，避免了夏季地面热气流的影响等原因，本设计采用高架式平面布置。 地面式空气冷却器可布置在地面或高架在框架或屋顶之上。安装在地面上的空冷器称为地面式。此时，要

32、求在空冷器的周围要有一定的空隙地带，不影响空气的顺利吸入。这种安装方式的特点是安装和检修较方便；缺点是占地多，容易受邻近发热设备热辐射的影响。 高架式空冷器安装在框架、管架或其他建筑物顶部。优点是不占地面面积，高空气流通畅，可避免夏季地面热气流的影响，是目前应用最广泛的一种型式；缺点是要考虑其所在框架要有足够的刚度以防风机的振动及下部发热设备的影响。对于高于10m以上的空冷器构架，设计时必须考虑风载荷沿高度变化的影响系数和对自振周期和地震力的影响，以及地震载荷变化情况。2.8 空冷器的调节方式空冷器的调节方式，一般地采用调节风量或调节入口风温的方法或二者联合使用。本节仅讨论调节风量的控制措施。

33、 用风机调节风量改变风机的转速或调节风机叶片的安装角，可改变风机的风量。空冷器风机调节风量的方式有：手动调角风机，机械调角风机，自动调角风机，调频风机，调速风机。对于终冷温度要求不太严格的空冷，最简单的办法就是调节风机的运转台数。当空冷器采用二台或更多台数风机时，在冬季常常可以停开一台或更多的风机。 百叶窗调节百叶窗的结构简单，操作方便，调节其开度，可以达到调节空气流量的目的。具体类型有如下四种。 调节风量：减少百叶窗的开启角，造成空气阻力增加，从而减少风量。其调节特性如图2-6所示。但在减少空冷器空气流量的同时，不能节约风机的功率消耗。需要提醒得时，当风机在较大风量下运行时，不可全关百叶窗，

34、否则会造成风机叶片的损坏。 控制自然通风量：空冷器风机停运时，由于管束的热力作用，仍有空气通过，这种自然通风效应在引风式空冷器上更为明显，可以带走管内热负荷的2530，因此在生产操作中有必要使风量为零的空冷器安装百叶窗。如寒冷地区空冷器或易凝固油品空冷器等。为此目的使用的百叶窗，操作时只需要采用“全开”及“全关”二位控制即可。从这个角度来说，采用引风式空冷器，要比采用鼓风式节能效果明显。图2-6 百叶窗调节特性 分调风量：当同一台风机向一个以上的管束提供风量，而各个管束所需的风量不同时，则应在各个管束上安装单独的百叶窗，进行风量调节以满足各自的需要。 控制空气流向：热风再循环型空冷器的空气流向

35、均用百叶窗进行控制。当需要调节热风与冷风的比例以严格控制管内各介质温度时，则百叶窗应能作适应不同风量的无极调节。否则，百叶窗采用“全开” 、“全关”即可。 联合调节风机和百叶窗组成的联合调节如图2-7所示，它可以实现以下三种调节方式： 图2-7 热风再循环空冷器的联合调节 风机调节风量：空冷器风量由风机调节，百叶窗只作开关二位式控制，以控制自然通风，或在特殊气候条件下保护管束。自调风机的台数，视控制的精度要求而定。 百叶窗分调风量：空冷器风机供多片管束风量时，空冷器的总风量由风机调节，各个管束风量由各百叶窗进行分调。 百叶窗控制空气流向：用于热风再循环空冷器，风量由风机调节，风向及冷、热风配比

36、由百叶窗控制。第三章 空冷器的方案计算及选型设计3.1 热负荷计算设计工业装置中的空冷器，在详细的工艺计算前，须进行方案设计，初步估算空冷所需的传热面积、风量，从而选定空冷器和风机的型号、台数和结构。根据工艺条件和操作要求，确定风量调节方法和防冻措施。对液相石油馏分，且无相变，可用5中表3.1-1中 API指数公式和焓差公式计算 ；165；55指数公式: (3-1) 则有： 焓差公式： (3-2)代入数据则有： 总热负荷： (3-3)3.2 空冷器的方案计算 总传热系数的选取：根据5中表3.6-1中液体冷却，取=350 估算空气出口温度：按5中式3.7-1 (3-4)已知：空气入口温度=35；

37、热流温差=110查5中图3.7-1得温升校正系数；则： 45取 对数传热温差的计算由对数平均温差公式： (3-5)得： 温差修正系数由温度效率P和温度相关因素R决定。 (3-6) (3-7)温差校正，由式(3-6)和式(3-7) 取 =2。查5中图3.8-8，得温差修正系数=0.95，则传热平均温差为 传热面积（以光管外表面积为基准）的估算 总风量估算空冷器总风量按下式计算 (3-7)则空冷器总风量为： 3.3 选型设计 选取管排数由 查6中图4-10，得最佳管排数为7，根据管束规格，考虑航煤的膜传热效率不高，选用高翅片6排管。 根据管排数，选取标准迎面风速由6中表4-4，选取标准迎面风速为2

38、.5米/秒；面积比为7.6。 选管束 试算空冷器出口空气温度。取一可能的出口空气温度或温升，根据热平衡式求得、，再根据传热计算求得，对和进行比较，至二者接近时为止。列表计算如下：空气出口温升假定值()404142 140.9142.9134.2 1070.71044.61019.7 46.546.245.9 1043.11050.31057.7取空冷器出口风温76。 选用YP9×3-6-183.22-0.38K1-23.4ZL-a管束6片。基管有效面积为1099.305。 定管程取管内流体流速0.55米/秒，对高翅片6排管，管子总根数为270根。则管程数计算公式： (3-8)得： 取

39、管程数为3，每管程90根。 选风机风量前面已求出，风机全风压式中 管束气流阻力，按式(3-9)计算； 风机动压头，取24毫米水柱，这里取3毫米水柱。管束气流阻力计算公式： (3-9)则：毫米水柱故风机全风压为：毫米水柱根据风机的总风量、风压和风机特性曲线选用风机6台。 翅片管束的选择根据以上计算选型，现对管束规格和翅片参数选择如表3-1所示。表3-1 管束、构架和风机的初步选择 编 号参 数代 号规 格注一1234567891011121314151617二18192021三222324四25管束和构架规格名义长度/名义宽度/实际宽度/有效迎风面积/管排数管束数量管心距/基管总根数有效管根数基

40、管外径/基管内径/有效基管传热面积/管内流通总面积/管程数每程流通面积构件规格/构件数量翅片参数翅片外径翅片平均厚度翅片直径翅片数翅片计算参数风面比传热计算几何综合系数阻力计算几何综合系数风机规格 932.9724.538×66663.5273×6270×62520183.22×60.514630.17159×63570.4264331.9762.45594.36115中附录并联布置5中附录参照5中附录参照5中附录5中附录 5中附录5中附录5中附录5中附录6台第四章 空冷器的详细工艺计算4.1 管内膜传热系数的计算介质定性温度计算公式(湍流区)： (4-1)则： 定性温度下，介质的物理性质按5中表3.1-1中相关公式计算 密度：时 ； 比热容： 导热系数： 黏度的计算：已知 135下动力黏度 ； 50下动力黏度 ；用密度计算公式求得： 135下 ； 50下 ；运动粘度 ； ；根据 系数：因，故取 则时的运动黏度为 动力黏度定性温度下传热准数的计算：质量流量： 管内流速： ，合适！ 雷诺数： 旺盛湍流区 普兰特数： 暂取壁温校正系数，则管内膜传热系数： 上式有最大实验误差正误差为15，为安全起见，取： 4.2 风量和空气出口温度的计算 风量计算按表3