空冷式换热器结构
建筑冷热源课件(4)2023
冷却空气的蒸发器
空气自然对流时多采用光盘管结构 空气强制对流时采用翅片管结构
冷却液体（水或其它液 体载冷剂）的蒸发器
壳管式 沉没式
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满液式蒸发器
满液式蒸发器
2、根据制冷剂供液方式的不同
非满液式蒸发器 循环式蒸发器
喷淋式蒸发器
一、满液式蒸发器
按其结构分为卧式壳管式、水箱直管式、水箱式等几种
结构型式。它们的共同特点是在蒸发器内充满了液态制冷剂，
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第一节 冷凝器的种类和工作原理
冷凝器是制冷装置的主要热交换设备之一。它的任务是
将压缩机排出的高压过热制冷剂蒸气，通过其向环境介质 放出热量而被冷却、冷凝成为饱和液体，甚至过冷液体。
按照冷凝器使用冷却介质和冷却方式的不同，有三种。
冷凝器按冷却方式
空气冷却式冷凝器中 根据管外空气流动方式
空气冷却式 水冷式 蒸发冷却式（水-空气冷却） 自然对流空气冷却式冷凝 器 强制对流空气冷却式冷凝 器
5
第一节 冷凝器的种类和工作原理
一、水冷式冷凝器 这种型式的冷凝器用水作为冷却介质，带走制冷剂冷凝
时放出的热量。冷却水可以一次性使用，也可以循环使用。 用循环水时，必须配有冷却塔或冷水池，保证水不断得到 冷却。根据其结构不同，主要有壳管式和套管式以及现在 多用的板式换热器。
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第一节 冷凝器的种类和工作原理
管式结构的空气自由运动式冷凝器。如图4-4所示。
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第一节 冷凝器的种类和工作原理
A
A-A
管
气液 进出
A
丝
图 4-4 空气自由运动型丝管式冷凝器
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第一节 冷凝器的种类和工作原理
3 4 5
进气 6
哈尔滨空调空冷器样本
中国第一台导热姆热管换热器
1984 年
中国第一台蒸发式空气冷却冷凝器
1984 年
中国第一台电解锌酸冷却塔调速轴流风机
1985 年
中国第一台热风循环空冷器
1985 年
中国第一台水平连铸线空冷器
1986 年
中国第一台冶金高炉闭路循环水系统空冷器
1987 年
中国第一台自然通风空冷器
1987 年
中国第一台大型热管换热器
aircooledheatexchanger1哈尔滨空调股份有限公司创造48项国内第一品名中国第一台中低压空冷器中国第一台热泵式空调机组中国第一台集合管式高压空冷器中国第一台铝制空冷器中国第一台1500kw电站空冷器中国第一台大型装配式金属空调器中国第一台湿式空冷器中国第一台干湿联合式空冷器中国第一台自动调角轴流风机中国第一台可移动式大型冷冻除湿机中国第一台镶片式空冷器中国第一台减压塔顶空冷器中国第一台自动调角百叶窗中国第一台引风式空冷器中国第一台渣油空冷器中国第一台水铜热管换热器中国第一台冷藏销售柜台中国第一台水钢热管换热器中国第一台丙酮热管换热器中国第一台hl型新型空冷器中国第一台敞开式冷藏销售柜台中国第一台大型电站空调机组中国第一台焦化分馏塔顶空冷器中国第一台导热姆热管换热器中国第一台蒸发式空气冷却冷凝器中国第一台电解锌酸冷却塔调速轴流风机中国第一台热风循环空冷器中国第一台水平连铸线空冷器中国第一台冶金高炉闭路循环水系统空冷器中国第一台自然通风空冷器中国第一台大型热管换热器中国第一台椭圆管热管换热器中国第一台高温空冷器中国第一台大型蒸发冷却式空气处理机组中国第一台福哥型电站空冷器中国第一台大型直接蒸发式空气处理机组中国第一台集成式离心过滤器中国第一台填料蒸发式空气冷却器中国第一台锻制丝堵式高压空冷器中国第一台板焊丝堵式高压空冷器中国第一台锻造法兰式高压空冷器中国第一台大口径椭圆管套矩形翅片直接空冷凝器acc中国第一台大型核级空气处理机组中国第一台回流管箱式高温空冷器中国第一台电站尖锋冷却预热器中国第一台电站辅机冷却塔中国第一台压缩机用高压空冷器中国第一台ecology管高压空冷器序号123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748年份1964年1965年1965年1967年1968年1972年1975年1976年1977980年1980年1980年1982年1982年1983年1983年1984年1984年1984年1984年1985年1985年1986年1987年1987年1988年1988年1989年1989年1989年1990年1990年1990年1991年1991年1994年1995年1995年1996年1998年1998
热交换器
1.热交换器：在工程中，将某种流体的热量以一定的传热方式传递给其他流体的设备。
在这种设备内，至少有两种温度不同的流体参与传热。
一种流体温度较高，放出热量;另一种流体温度较低，吸收热量。
2.热交换器按热流体与冷流体的流动方向分：顺流式、逆流式、错流式、混流式3.热交换器按照传送热量的方法分为：间壁式、混合式、蓄热式。
间壁式是最常见的热交换器。
4.热交换器热计算的类型：设计性热计算、校核性热计算5.热容量：W=Mc，代表流体的温度每改变1摄氏度时所需的热量。
6.温度效率P：冷流体的实际吸热量与最大可能的吸热量的比率。
7.修正系数ψ值总是小于或等于1的。
最好使大于0.9，若小于0.75认为不合理8.传热有效度ε：实际传热量Q与最大可能传热量Qmax之比。
ε=Q/Qmax9.在同样的传热单元数时，逆流热交换器的传热有效度总是大于顺流的，且随传热单元数的增加而增加，在顺流热交换器中则与此相反，其传热有效度一般随传热单元数的增加而趋于定值10.工业上的热交换器，流体流动方向多为逆流。
当流体温度高，有化学变化时用顺流11.管壳式热交换器的类型：固定管板式、U型管式、浮头式、填料函式。
12.管子在管板上的固定方法：胀管式、焊接式13.管子排列方式有：等边三角形排列法、同心圆排列法、正方形排列法14.隔板或折流板的作用：为了提高流体的流速和湍流程度，强化壳程流体的传热15.挡管和旁路挡板的作用及安装原因：若在参与换热的流体中，有一部分流体从主流体旁路流出去，例如在浮头式热交换器，由于安装浮头法兰的需要，圆筒内有一圈较大的没有排列管子的间隙，因而促使部分流体由此间隙短路而过，则主流速度及其换热系数都将下降。
而旁路流体未经换热就到达出口处，与主流混合必使流体出口温度达不到预期的数值。
挡管和旁路挡板就是为了防止流体短路而设立的构件。
16.管程数易取偶数，以使流体的进、出口连接管做在同一封头管箱上，便于制造。
17.确定传热系数的三种方法：选用经验数据、实验测定、通过计算18.廷克壳侧流体流动模型，将壳侧流体分为错流、漏流及旁流等几种流路。
换热器设计
换热器设计：一：确定设计方案：1、选择换热器的类型两流体温度变化情况，热流体进口温度130°C，出口温度80°C；冷流体进口温度40°C，出口温度65°C。
该换热器用自来水冷却柴油，油品压力0.9MP，考虑到流体温差较大以及壳程压强0.9MP，初步确定为浮头式的列管式换热器。
2、流动空间及流速的确定由于冷却水容易结垢，为便于清洗，应使水走管程，柴油走壳程。
从热交换角度，柴油走壳程可以与空气进行热交换，增大传热强度。
选用Φ25×2.5 mm的10号碳钢管。
二、确定物性数据定性温度:可取流体进口温度的平均值。
壳程柴油的定性温度为T1=130°C，T2=80°C，t1=40°C，t2=65°CT=(130+80)/2=105(°C)管程水的定性温度为t=(40+65)/2=52.5(°C)已知壳程和管程流体的有关物性数据柴油105°C下的有关物性数据如下:ρ=840 kg/m3密度定压比热容C o=2.15 kJ/（kg·k）导热系数λo=0.122 W/(m·k)粘度µo=6.7×10-4N·s/m2水52.5°C的有关物性数据如下：ρ=988 kg/m3密度iC=4.175 kJ/（kg·k）定压比热容iλ=0.65 W/(m·k)导热系数i粘度 µi =4.9×10-4 N·s/m 2三、计算总传热系数1.热流量m 0=95000(kg/h)Q 0= m 0C o Δt o =95000×2.15×(130-80)=10212500kJ/h=2836.8(kw) 2.平均传热温差m t '∆=(Δt 1-Δt 2 )/ln (Δt 1/Δt 2)=[(130-65)-(80-40)]/ln[(130-65)/(80-40)]=51.5(°C) 其中Δt 1=T 1-t 2，Δt 2=T 2-t 1。
空气分离制氧技术-第4章 换热器
第四章换热器4.1概述制氧机的换热器很多。
空气在压缩过程中，为了提高等温效率就需要机壳冷却、级间冷却器、空气液化循环中需设置主换热器。
空分装置的保冷箱中有液化器、过冷器以及精馏系统的主冷凝蒸发器等。
它们的性能直接影响制氧机的经济指标，其可靠性关系着制氧机的安全运行状况。
4.2换热器分类4.2.1换热器原理可分为三大类：1、混合式换热器。
冷、热流体通过直接接触进行热量交换，故亦称直接接触式换热器.如水冷塔、空冷塔。
2、蓄热式换热器。
冷、热流体交替通过传热表面。
当冷流体通过时将冷量（或热量）贮存起来，而后热流体（或冷流体）再将冷量取走。
如蓄冷器。
3、间壁式换热器（亦称间接式换热器）。
冷、热流体被固体传热表面隔开，而热量的传递通过固体传热面而进行。
此类换热器应用十分普遍,在空分装置中所应用的换热器多属于此种类型。
间壁式换热器按其传热面的结构又分为：管式换热器、板式换热器、板翅式换热器等。
4.2.2换热器根据流体状态变化可分为三种：1、传热双方都没有相变。
例如蓄冷器（或可逆式换热器）中是气体与气体之间的传热。
过冷器是气体与液体间的传热。
2、仅有一侧发生相变。
例如液化器是气体与冷凝气体之间的传热。
饱和空气在液化器中放出热量后部分变成液体。
3、传热双方都有相变。
如主冷凝器和辅助冷凝器中气氮放出热量冷凝成液氮、液氧吸收热量蒸发为气氧。
4.3换热器的结构形式及工作原理4.3.1空冷塔的作用及工作原理为了使冷却水与空气充分接触，充分混合，以增大传热面积，强化传热通常采用的是“填料塔”或“筛板塔”。
也有用空心喷淋塔的。
目前我国大型空分设备的空气冷却塔主要采用上段为填料塔，装新型塑料环，下段为筛板塔取得了较好的效果。
顶部的传热温差只有0.5℃，并彻底解决了结垢问题。
其次，在空气冷却塔中，空气和水直接接触，既换热又受到了洗涤，能够清除空气中的灰尘，溶解一些有腐蚀性的杂质气体如H 2S、SO 2、SO 3等，避免板翅式换热器铝合金材质的腐蚀，延长使用寿命。
浅谈换热器设计的一些结构和强度问题
浅谈换热器设计的一些结构和强度问题雷 勇 余子豪 中国成达工程有限公司 成都 ６１００４１摘要 本文结合标准对换热器的部分常见设计问题（例如防短路挡板的设置位置、防冲板的设置条件、换热器进出口的流通面积计算以及法兰的设计等）进行分析总结，给换热器的工程设计提供一定参考。
关键词 压力容器 换热器 结构设计 强度计算雷勇：高级工程师。
２００３年毕业于南京工业大学过程装备与控制工程专业。
主要从事压力容器设计工作。
联系电话：０２８ ６５５３０５２３，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｅｉｙｏｎｇ＠ｃｈｅｎｇｄａ ｃｏｍ。
《热交换器》ＧＢ／Ｔ１５１－２０１４［１］是管壳式换热器的设计、制造、检验等方面的通用标准。
本文针对运用该标准进行换热器设计时遇到的部分常见问题进行分析总结，给换热器的工程设计提供一定的参考。
１ 防短路结构根据ＧＢ／Ｔ１５１－２０１４要求，短路宽度超过１６ｍｍ时应设置防短路结构，折流板缺口间距小于６个管心距时设置一对旁路挡板，超过６个管心距时每５～７个管心距增设一对旁路挡板；分程隔板槽背面或Ｕ形管式换热器管束中间每隔４～６个管心距设置１根挡管。
为起到防短路的作用，以上挡板均应设置在折流板重叠区，见图１；不应设置在折流板缺口区，见图２。
２ 防冲板设置防冲板的作用是防止进入换热器的流体对换热管直接产生冲蚀、腐蚀作用。
通常气液混合物的冲蚀能力比气体或液体的冲蚀能力更强，在气液混合物中，气体的流速比较快，液滴夹杂在气体里对于设备表面冲击力就比较大［２］。
对金属表面产生的磨蚀通常来自于液体或者夹杂着固体的气固混合物。
由于腐蚀流体和金属表面间的相对运动，引起金属的加速破坏或腐蚀，这类腐蚀常与金属表面上的湍流强度有关。
湍流使金属表面液体的搅动比层流时更为剧烈，使金属与介质的接触更为频繁，故通常叫做湍流腐蚀。
湍流腐蚀实际上是一种机械磨耗和腐蚀共同作用的结果［３］。
图１ 旁路挡板设在折流板重叠区图２ 旁路挡板设在折流板缺口区磨蚀的外表特征是槽、沟、波纹、圆孔和山谷形，还常常显示有方向性。
冷换设备基础知识
前言
换热设备是炼油行业最常见的静设备之一， 由于静设备是通过温度压力流量的变化实现工 艺操作的， 运行中没有机械运动。 导致人们对静设备在日常使用监护中会存在一定的马虎意识， 很多恶性事故正是由此产生。因此对静设备多一点认识了解，就能为炼油装置安稳长满优运行 多一点保障。本讲义主要针对常见的换热器做一些结构、原理、日常维护上的内容。并对一些 比较前沿的换热器技术做一些介绍。 一、换热设备的类型及应用 1、换热设备的应用 在炼油化工生产中，绝大多数的工艺过程都有加热、冷却、汽化和冷凝的过程，这些过程 总称为传热过程。传热过程需要通过一定的设备来完成，这些使传热过程得以实现的设备称之 为换热设备。 换热设备是非常重要且被广泛应用的炼油化工工艺设备。在炼油厂中换热设备的投资占全 部工艺设备总投资的 35％-40％。 生产中， 传热设备有时还作为其他设备的一个组成部分出现， 如蒸馏塔的再沸器、加热炉中的内部换热器等。 2、换热设备的类型 1）按用途分类 各种换热设备按其功能和用途不同，可分为以下几种。 （1）冷却器。 用水或其他冷却介质冷却液体或气体。用空气冷却或冷凝工艺介质的称为空冷 器；用低温的致冷剂，如冷盐水、氨、氟里昂等作为冷却介质的称为低温冷却器。 （2）冷凝器。 冷凝蒸气，若蒸气经过时仅冷凝其中一部分，则称为部分冷凝器；如果全部冷 凝为液体后又进—步冷却为过冷的液体，则称为冷凝冷却器；如果通入的蒸气温度高于饱和温 度，则在冷凝之前，还经过一段冷却阶段，则称为冷却冷凝器。 （3）加热器。用蒸汽或其他高温载热体来加热工艺介质，以提高其温度。若将蒸气加热到饱 和温度以上所用设备称过热器。 （4）换热器。在两个不同工艺介质之间进行显热交换，即在冷流体被加热的同时，热流体被 冷却。 （5）重沸器。用蒸汽或其它高温介质将蒸馏塔底的物料加热至沸腾，以提供蒸馏时所需的热 量。 （6）蒸气发生器。 用燃料油或气的燃烧加热生产蒸气。如果被加热汽化的是水，也叫蒸汽发
空冷凝汽器翅片管换热器阻力特性数值研究
Ｎｕｍ ｅ ｉａ ｔ ｄ ｎ ｔ ｓｓａ ｃ ｒｃ ｌＳ ｕ ｙ ｏ ｈｅ Ｒｅ ｉｔ ｎ ｅ Ｃｈａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ｏ ｎｎ ｄ Ｔｕ ｅ Ｈ ｅ ｔ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆＦｉ ｅ ｂ ａ Ｅｘ ｈａ ｅ ｓｉ ｎ Ａｉ － ｏ ｅ ｅ ｍ ｎｄ ｎ ｅ ｃ ｎｇ ｒ ｎ ａ ｒ Ｃｏ ｌｄ Ｓｔａ Ｃｏ ｅ ｓ ｒ
据
１ 数值计算模 型及方法
１ １ 物 理模型 ．
单 排 扁管 蛇 形 翅 片结 构 和 双 排 椭 圆 管 矩 形
翅 片结 构 是 直 接 空 冷 凝 汽 器 的 两 种 主 要 形 式 。 由于 单 排 管 管 束 两 侧 的 流 动 面 积 可 被 充 分 利
用， 因此 除 了 其 造 价 低 、 产 周 期 短 、 宽 比 较 生 纵
单 排 扁平 管 外 焊 接 蛇 形 铝 翅 片 结 构 进 行 适 当简
Ｃ ｍ ｕａ ｏａ Ｆｕｄ Ｄ ｎｍｉ ｏ ｐｔｔ ｎｌ ｌｉ ｙａ ｃ Ｃ Ｄ） ｉ ａｐｉ ｏ ｓ ｕａ ｈ ｅｉ ａｃ ｈｒｃ ｒ ｔｓｕ ｄｒｄｆ ｒｎ ｆ ｎａ ｉ ｓ（ Ｆ ｓ ｐｌ ｄ ｔ ｉ ｌ ｅｔｅｒｓ ｔ ｅｃａａｔ ｉｉ ｎ ｅ ｉｅｅｔ ｒ ｔｌ ｅ ｍ ｔ ｓｎ ｅ ｓｃ ｆ ｏ
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空冷式换热器
洛阳隆华制冷设备有限公司多年来一直致力于空冷式换热器的研究工作，由多位专家和技术人员组成的研发科研小组，综合国内外同行业的先进技术及本公司实际加工特点，设计出了更为完善、合理的高效空冷式换热器。
目前主要有干式空气冷却器和湿式空气冷却器。
空气冷却器的特点：
空冷式换热器(简称空冷器)
是以环境空气作为冷却介质，风
机强制空气横掠翅片管外，使管
内高温工艺流体得到冷却或冷
凝的换热设备。
空冷器单元由翅
片管束、风机、框架三个基本部
分和百叶窗、检修平台、梯子等辅助部分组成。
使用自然空气作为冷却介质，节约了宝贵的水资源，减少了工业污水的排放，保护了自然环境。
广泛应用于化工、石化、热电厂、冶金、水泥生产线、垃圾焚烧发电厂等等。
卓越的空冷技术：
我公司利用先进的空冷器设计软件、成熟的制造技术，根据不同的翅片片型和集管不同结构型式，为用户提供整套的技术方案。
空冷器形式
引风式水平空冷器
鼓风式水平空冷器
斜顶式空气冷却器
翅片管结构形式：
翅片管是空气冷却器的热交换元件，其结构形式直接决定了整个换热器的性能。
同时，翅片与管子的连接方式也对热传递有很大的影响，
用于钢管、铝管或不锈钢管上的翅片主要是铝片、钢片或热浸镀锌的钢片制成，其结构形式有一下几种。
KLM形滚花翅片管 LL型绕片式管 L形绕片管
G形镶嵌式翅片管双金属轧片管
管箱结构形式：
集合管式管箱、半圆形管箱
丝堵式管箱、盖板式管箱
空冷优势：
1、利用空气温升冷却，节约宝贵的水资源；
2、空气可随意取得，选址不受限制。
3、空气腐蚀性小，设备使用寿命长；
管束防腐处理：
1、管束的防腐：镀锌管绕铝片，碳钢管绕钢片整体镀锌
2、构架的防腐：热镀锌、喷刷防锈漆、喷塑。