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风冷传热 交换者
风冷式换热器

风冷换热器介绍

缺水和成本增加,以及对水污染和冷却塔羽流的最新关注,已大大减少了行业对水冷式换热器的使用。所以, 当无法在工厂内进一步进行热量整合时,现在通常将热量直接排到大气中,并且在炼油厂和化工厂中,大部分过程冷却 发生在风冷热交换器(AC-HE)中。

风冷冷凝器也越来越多地用于发电站。基本原理是相同的,但它们是专门的项目,通常配置为A型框架或"屋顶类型". 这些冷凝器可能非常大-南非4000 MW电站的冷凝器具有2300多个管束,288个风扇,每个直径9.1 m,总占地面积500 m X 70 m。

用于过程工厂的AC-HE通常仅称为空气冷却器,但不应与用于冷却空气的设备(最好称为空气冷却器)混淆。

AC-HE的设计比管壳式热交换器的设计更为复杂,因为存在更多的组件和变量。

AC-HE的结构可根据客户要求进行喷漆或镀锌处理。但是,如果指定了多层涂料系统,则成本大致相同。通常是涂漆的单位 更贵。由于实际上不需要维护,因此似乎存在着更多镀锌结构的趋势。涂漆的结构在安装后需要进行修补,并且经常生锈 无论如何。

风冷式换热器在石油和天然气行业中广泛使用,从上游生产到炼油厂和石化厂,在高压和高温条件下, 以及腐蚀性液体和环境。

他们是如何建造的?

通常,用于过程使用的风冷交换器由翅片管束组成,翅片管束在管的两端均带有矩形箱形集管。一个或多个风扇提供冷却空气。通常, 空气通过水平管束向上吹。风扇可以是强制通风的,也可以是诱导通风的,这取决于空气是通过管束推动还是拉动。风扇之间的空间 管束由引导空气的增压室包围。整个组件通常安装在支腿或架子上。

风冷换热器

风扇通常通过某种类型的减速器由电动机驱动。减速器通常是三角皮带,HTD驱动器或直角齿轮。风扇驱动器组件 由钢制机械驱动支撑系统支撑。它们通常在每个风扇上都包括一个振动开关,以自动关闭由于某种原因变得不平衡的风扇。

风冷交换器使用什么标准空气?

首先,几乎所有的空气冷却器都是为Sect制造的。因为它们是压力容器,所以符合ASME规范的VIII。对于炼油和石化服务,大多数客户包括API 661(风冷热交换器) 适用于常规炼油厂)。

该API规范非常好,因为它包含正确指定冷却器的所有必要信息,并在冷却器的设计和制造过程中提供了很高的最低质量要求。 背面有一个非常好的检查清单,客户可以在其中准确确定需要哪种类型的构造以及哪些选项很重要。其中包括镀锌与涂漆,类型 集管,维护走道和平台,控件以及冷却器上的外部负载。以下详细信息主要参考API规范。

使用哪种翅片管?

这些管几乎可以是任何可用的材料,例如碳钢,不锈钢,金钟黄铜或更多奇特的合金。最小的首选外径是一英寸。一些厂商 有时使用较小的管道,但大多数过程冷却器的管道为1.0", 1.25"或1.5" OD。最小管壁厚度随材料而异。在某些情况下,设计 交换器的压力和设计温度决定了最小厚度。

鳍几乎总是由铝材料制成。鳍片最常见的类型是螺旋包裹的L足类型。这些用于过程温度低于约350°. F. The API 规范要求在管子的末端铸锌带,以防止散热片解开。一些更好的制造商还在管支架上使用铸锌带。对于更高的过程 在高温下,大多数客户更喜欢嵌入式或挤压式散热片。嵌入式散热片具有最高的温度能力。它们是通过在OD的OD上切成螺旋形凹槽的工艺制成的。 管,将鳍片缠绕到凹槽中,然后从管中将不平整的金属向鳍片上滚回以将其锁定到位。由于有凹槽,管壁必须厚一些,并带有嵌入式散热片。

翅片管

在某些应用中,客户通常更喜欢挤压翅片。将铝制套管(有时称为套管)套在管子上,然后使管子穿过 带有滚轮的机器,滚轮将铝压出形成鳍片。该过程类似于滚丝机。最终结果是鳍片与管的接触非常好,并且没有 缝隙,以使腐蚀在管子外径上开始。因此,通常在沿海地区或海上平台上使用挤压翅片。

一些制造商对他们的要求颇为惊人。"特别" 翅片管。这些修改通常会在鳍片上产生某种皱纹或割伤,以增强空气湍流。 我们认为这是很多事。这种额外湍流的代价是要增加风扇的静压力,以克服该静压力。这些主张有时太奇妙而不能被认真考虑。

什么是标题以及如何构造标题?

集管是管末端的盒子,用于将流体从管道分配到管。

风冷换热器上的几乎所有集管都是矩形焊接箱。绝大多数插头是插头类型的。这意味着在每个管的对面都有一个肩塞, 检查和清洁单个管子的通道。它们也可以用来塞住泄漏的管子。塞孔在制造过程中用于使滚子扩张管进入 标头。

集管的另一种常见类型是盖板或阀盖类型。这些通常用于需要完全接触管道的低压应用(例如低于150 PSIG)。这通常意味着 在可能结垢的潜在应用中,偶尔需要对管束进行内部清洁。

顾名思义,它们在集管的与管相对的背面上具有可移动的板。盖板通过一组双头螺栓或贯穿螺栓连接到集管,固定在集管上的法兰上 标头的周长。阀盖头相似,但结构相反。整个集管或阀帽用螺栓固定到管板上,然后脱落。有时在腐蚀的地方使用阀盖头 工艺流体的潜力非常高,并且管板材料是某种昂贵的特殊合金,例如钛。

割台通常由碳钢或不锈钢制成,但有时会使用更特殊的合金来增强耐腐蚀性。材料的选择通常由客户决定。

强制吃水或引水吃水? 哪个更好?

这取决于。大多数风冷交换器为强制通风结构。强制通风装置更易于制造和维护。管束安装在增压室的顶部,因此 可以轻松卸下和更换。风扇轴很短,因为它不必像诱导通风设计那样从驱动单元穿过管束和气室延伸到风扇。

强制通风装置所需的马力略少,这是因为风扇在入口处移动的空气量少于在出口处移动的空气量。如果过程流体非常热,则冷却空气很热 在出口处。如果风扇暴露于非常热的废气中,这可能会导致某些风扇或风扇变桨致动器出现问题。由于强制通风冷却器没有使风扇暴露在热的废气中, 在这种情况下,它们是更好的选择。 (API 661第4.2.3.15and16段为此提供了一些准则。)

典型的引风风冷换热器

典型的引风风冷换热器

典型的强制风冷式热交换器

典型的强制风冷式热交换器

1. 管束2. 标头3. 全体会议4. 风扇5. 皮带传动6. 发动机7. 风扇 环

但是,引入的制图单位也有一些优点。强制通风冷却器的常见问题是意外的热空气再循环。当热的废气被吸入时会发生这种情况 回到球迷。由于强制通风冷却器在烟囱的排气处空气流速较低,而通过风扇的速度较高,因此在风扇周围会形成低压区域,从而导致热 空气被拉到托架的侧面或末端。

出于同样的原因,一排强制通风冷却器的机架之间也不应留有很小的空间。引风机冷却器通过顶部安装的风扇具有较高的排气速度,并且 较低的速度进入下面的管束表面。这倾向于使意外的空气再循环的可能性最小化。另外,诱导通风室不必支撑管束,因此有些 通常可以在该区域节省体重。

夹层,分散角度和风扇覆盖范围:

API规范包括许多有关风扇覆盖范围和扩散角度的段落。这是有很好的理由的。最初,来自风扇的实际空气分配不均匀。 在风扇尖端区域周围看到的气流最大。如果测量穿过管束表面的空气流,则通常在风扇叶片尖端周围而不是在风扇中心有很大差异 或捆绑包的一角。但是,随着气室变得更深,随着空气变得更均匀地分布,这种局部化的作用会减弱。所有传热程序都假定空气 分布均匀。

风扇覆盖率是风扇面积与线束表面面积之比。该比率越高,风扇覆盖范围越好。 API的最小值为40%,风扇的最大分散角为45度 在每个风扇腔室的侧面中间或两端的中间环到管束的中间。更大的风扇覆盖范围或更低的扩散角可以改善空气分配。 (见图) 请参阅API 661第14页上的6)。

实际上,一些制造商通过使用圆形和缓和的风扇环将这一想法进一步提高了一步。与常规风扇环相比,圆形和缓和环具有两个优点。首先,他们 增强空气分配。其次,它们减少了通过风扇环的空气压降,从而略微降低了风扇的制动功率。在设计散热器时,一些散热器制造商 即使他们不是以这种方式建造风扇,也要根据使用圆形和圆形环设计风扇设计。

风冷换热扇

参考文献

聚丙烯
关

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