空冷式换热器 一、概述l1. 空冷器的发展概况空冷器的发展概况 2. 空冷方式与水冷方式空冷方式与水冷方式的优缺点比较的优缺点比较 1. 空冷器的发展概况空冷器的发展概况l 空冷式换热器，简称空冷器，它是以环境空气作为冷却介质，依靠翅片管扩展传热面积强化管外传热，靠空气横掠翅片管管束后的空气温升带走管内热负荷，达到冷凝、冷却管内热流体的目的在炼油、化工行业中空冷器是主要的工艺设备之一，故其研究倍受重视，从其设计、制造、结构改进到其传热机理的研究与实验一直都在进行l 本来水是最理想的冷却介质，所以传统的工业冷却系统都是水冷但自二十世纪四十年代以来，随着工业，特别是炼油、化工、动力冶金工业的发展，工业用水量急剧增加，出现了水供应不足，而且人们对保护环境、防止工业用水对江河湖海污染的呼声日益高涨，同时由于能源日益短缺，要求最大限度地节约能源鉴于这些原因，迫切要求开发新的冷却介质和冷却设备取之不尽、用之不竭的空气就自然受到了人们的重视 l 在一个相当长的时期内，空冷器未受重视的原因，主要是空气热焓值太低，其比热为0.24千卡/公斤℃，仅为水的1/4，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，空冷器的体积势必比水冷器大的多又由于大气温度随气候、季节、昼夜变化大，被冷介质的出口温度不易控制所以直到二十世纪二十年代，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，这一发展可以说是空冷技术发展史上的一次突破在二十世纪五十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很不完善以后为了提高冷却性能、扩大适用范围，从多方面进行了改进例如： l①为了适应高气温要求，发展了湿式空冷器，干、湿联合空冷；l②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、纵向内翅片管等等；l③为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、自动调速风机、变频电机等等；l④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，如水平式、斜顶式、立式管束，丝堵式、可卸盖板式、可卸帽盖式、集合管式、分解式管箱；l⑤为了提高传热效率、耐腐蚀性能、降低功率损耗，出现了数十种不同类型的翅片管，如I型简单绕片管、L型绕片管、LL型绕片管、滚花型绕片管、镶嵌式翅片管、双金属轧制翅片管、椭圆翅片管、开槽翅片管等等；l⑥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，如R型、B型玻璃钢叶片，铸铝叶片、铝合金叶片、V带传动、同步带传动、齿轮减速器传动、电动机直接传动等等。
l 总之，随着空冷器应用范围的扩大，其技术不断提高，结构型式日益完善 目前空冷器使用的场合很广，除炼油厂、石油化工厂大量使用外，在液化天然气、液化石油气、煤的液化、煤气管道、火力发电、柴油机发电、海洋工程、原子能工程以及城市垃圾处理等装置中都在使用l 我国自1964年研制成功空冷器以来，在炼油厂和石油化工厂迅速得到应用，从轻油到重油、渣油，从正压到负压，从炎热的南方到严寒的北方，从水源充足的地区到缺水地区，都已成功地使用了空冷器l1） 在炼油工业中的应用l空冷器最早应用在炼油工业1948年美国TEXCO CORPUS CHRIST炼厂首先以空冷器取代了水冷，即出现了所谓全空冷 炼 厂 五 十 年 代 末 期 ， 英 国 的 WHIFEGATE炼 厂 和DOLYTON炼厂均以空冷取代了水冷1971年加拿大建的土坡角炼厂和比利时建的费芦炼厂也以空冷取代了水冷大量使用空冷器后，炼厂用水量大幅度下降，使每加工一吨原油耗水量从几吨、甚至十几吨降到了一吨以下 l l2） 在化学工业中的应用l空冷器特别适用于各种化工产品的冷却在合成氨、合成醇、氯化物、聚氯乙稀、烷基苯、化纤以及酸、糠醛等有机分馏工艺装置中均有大量用例。
对于遇水易爆、易溶的有毒介质，采用空冷尤为合适l3） 在动力工业中的应用l国外电站空冷已有40多年历史，目前仍在继续发展火力发电站改为空冷一般可节水90%以上l4） 在冶金工业中的应用l空冷技术在冶金工业中的应用也比较成熟，主要用于高炉、平炉、金属炉循环水的冷却l5） 在原子能工业中的应用l在原子能工业中新的用例是在快速反应堆的芯部，冷却循环液态金属钠在此用空冷器的优点是一旦发生熔融的盐或金属从工艺侧泄漏，不至发生危险性反应l 2.空冷方式与水冷方式空冷方式与水冷方式的优缺点比较的优缺点比较 l1）空冷与水冷优点的比较l空冷的最大优点就是操作费用低，节约用水，对环境没有污染，但占地面积大，投资多，有时使用受到限制；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l2）空冷器与节能的关系l空冷器一般是把高温工艺介质的热量散入大气中（空冷预热器类型除外），无助于节能，但从冷却观点看，空冷器比水冷器耗用动力要少的多，有助于节能，是节能设备l实践证明空冷器不仅可以节约大量用水，防止对环境的污染，而且维护费用低，还较安全可靠，与水冷相比，还具有更长的使用寿命，因此发展空冷器技术和设备即是节水、保护环境的要求，也是节能的要求。
空冷与水冷相比的优点空冷与水冷相比的优点 l 空冷的优点l1．对环境没有热污染和化学污染； l2．空气可随意取得，不需任何辅 助设备和 费用；l3．选厂址不受限制；l4．空气腐蚀性小，不需要除垢和清洗，使用寿命长；l5．空气的压降仅有10～20毫米，故空气的操作费用低；l6．空冷系统的维护费用，一般情况下仅为水冷系统的20～30%； l7．一旦风机电源切断，仍有30～40%的自然冷却能力l 水冷的缺点l1．对环境污染严重;l2．冷却水往往受水源限制，需设置管线和泵站等设施；l3．特别对较大的厂，选厂址时必须考虑有充足的水源；l4．水腐蚀性强，需要进行处理，以防结垢和脏物的淤积；l5．循环水压高（取决于冷却器和冷水塔的相对位置），l故水冷能耗高；l6．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附于冷却器表面，常常需要停工清洗；l7．电源一断，即要全部停产 水冷与空冷相比的优点水冷与空冷相比的优点 l水冷的优点 l1．水冷通常能使工艺流体冷却到低于空气温度2～3℃，且循环水在水塔中可被冷却到接近环境湿球温度；l2．水冷对环境温度变化不敏感；l3．水冷器结构紧凑，其冷却面积比空冷器冷却面积要大的多；l4．水冷器可以设置在其他设备之间，如管线下面； l5．用一般列管式换热器即可满足要求；l6．无噪声。
l空冷的缺点l1．由于空气比热小，且冷却效果取决与干球温度，通常不能把工艺流体冷却到环境温度；l2．大气温度波动大，风、雨、阳光，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；l3．由于空气侧膜传热系数低，故空冷器的要小的多；l4．空冷器不能紧靠大的障碍物，如建筑物、大树，否则会引起热风循环；l5．要求用特殊工艺制造的翅片管和风机； l6．有一定的噪声 l 二、普通空冷器的组成与结构普通空冷器的组成与结构 l1.基本组成基本组成 l2.基本结构基本结构 l3.普通空冷器型号的表示方法普通空冷器型号的表示方法 图1 鼓风式空冷器鼓风式空冷器 图2 引风式空冷器引风式空冷器 （（a））丝堵式管箱的管束丝堵式管箱的管束图3 管束及管箱的典型结构管束及管箱的典型结构 （（b））可卸盖板式管箱的管束可卸盖板式管箱的管束 c)可卸帽盖式管箱的管束 d)集合管式管箱的管束 图4 典型的传动机构 图5 百叶窗的典型结构 3. 普通空冷器型号的表示方法普通空冷器型号的表示方法 l1）） 管束管束la. 型式与代号见表1l表1 管束型式（见图1、图2）代号管箱型式（见图3）代号翅片管型式代号鼓风式水平管束GP丝堵式管箱SL型翅片管L斜顶管束X可卸盖板式管箱K1双L型翅片管LL引风式水平管束YP可卸帽盖式管箱K2滚花型翅片管KL集合管式管箱J双金属轧制翅片管DR镶嵌型翅片管G b. 管束型号表示方法l 管程数l 翅化比/翅片管型式l 设计压力Mpa,管箱型式l 管束换热面积 m2l 管排数l 管束公称尺寸:长×宽ml 管束型式 c. 示例l① 鼓风式水平管束：长9m、宽2m、6排管；基管换热面积140m2；设计压力为4Mpa；可卸盖板式管箱；镶嵌式翅片管，翅化比17.3；Ⅵ管程的管束型号为：l GP9×2―6―140―4K1―17.3/G―Ⅵl② 斜顶管束：长4.5m、宽3m、4排管；基管换热面积63.6m2；设计压力为1.6Mpa；丝堵式管箱；双LL型翅片管，翅化比23.0；Ⅰ管程的管束型号为：l X4.5×3―4―63.6―1.6S―23.0/LL―Ⅰ 2）） 风机风机la. 型式与代号见表2l表2 通风方式代号风量调节方式 代号叶片型式代号风机传动方式（见图4）代号鼓风式G停机手动调角风机 TFR型 玻 璃钢叶片RV带传动V引风式Y不停机手动调角风机 BFB型 玻 璃钢叶片B齿轮减速器传动C自动调角风机 ZFJ铸铝叶片L电动机直接传动Z自动调速风机ZFS悬挂式V带传动，电机轴朝上VS悬挂式V带传动，电机轴朝下VX b. 风机型号表示方法 电动机功率，kW 风机传动方式 叶片数 叶片型式 叶轮直径×102mm 风量调节方式 通风方式 c. 示例l① 鼓风式；停机手动调角风机、直径2400 mm、B型玻璃钢叶片、叶片数4个；悬挂式电机轴朝上V带传动、电动机功率18.5 kW的风机型号为：l G―TF24B4―VS18.5l② 引风式；自动调角风机、直径3000 mm、R型玻璃钢叶片、叶片数6个；带支架的直角齿轮传动、电动机功率15 kW的风机型号为：l Y―ZFJ30R6―C15 3) 构架构架 la. 型式与代号见表3l表3 构架型式代号构架开（闭）型式代号风箱型式代号鼓风式水平构架GJP开式构架K方箱型F斜顶构架JX闭式构架B过渡锥型Z引风式水平构架YJP 斜坡型P b.构架型号表示方法 l l l 风箱型式l 风机直径×102mm/台数l 构架公称尺寸长×宽l （对斜顶式构架为长×宽×l 斜边长）m，开（闭）型式l 构架型式 c. 示例l① 鼓风式空冷器水平构架、长9m、宽4m；风机直径3600mm、2台、方箱型风箱；闭式构架型号为：l GJP9×4B－36/2Fl② 鼓风式空冷器斜顶构架、长5m、宽6m；风机直径4500mm、1台、过渡锥型风箱；闭式构架型号为：l JX5×6×4.5/B－45/1Z 4) 百叶窗百叶窗 la. 型式与代号：手动调节代号SC；自动调节代号ZC（见图 5）。
la. 百叶窗型号表示方法l l l 公称尺寸，长×宽，ml 调节方式lb. 示例l① 手动调节百叶窗，长9m、宽3m，其型号为：l SC9×3l② 自动调节百叶窗，长6m、宽2m，其型号为：l ZC6×2 5) 空冷器型号的表示方法空冷器型号的表示方法l l 百叶窗型式，公称尺寸/台数l 构架型式，公称尺寸，开（闭）型式/台数l 风机型式，叶轮直径×102mm/台数l 管束型式，公称尺寸/片数 l示例：l① 鼓风式空冷器l鼓风式空冷器、水平式管束、长×宽为9m×3m、4片；停机手动调角风机、直径3600mm、4台；水平式构架、长×宽为9m×6m；一跨闭式构架，一跨开式构架；手动调节百叶窗、4台、长×宽为9m×6m的空冷器型号为：l GJP9×6B/1lGP9×3/4－TF36/4－ －SC9×3/4l GJP9×6K/1l② 引风式空冷器l引风式空冷器、水平式管束、长×宽为9m×3m、2片；自动调角风机、直径3600mm、1台,停机手动调角风机、直径3600mm、1台；水平式构架、长×宽为9m×6m；一跨闭式构架；自动调节百叶窗、长×宽为9m×3m、2台的空冷器型号为：l ZFJ36/1 lYP9×3/2－ －YJP9×6B/1－ZC9×3/2l TF36/1 三、空冷器的分类三、空冷器的分类 l1、管束布置方式管束布置方式l2、通风方式、通风方式 l3、冷却方式、冷却方式 1、管束布置方式管束布置方式l 空冷器按管束布置方式分为：水平式、斜顶式、立式等．l（1）水平式空冷器：管束为水平布置，其特点是管子布置清晰、整齐，适于多单元组合，传热面积、管束长度不受限制，管内热流体和管外空气分布比较均匀，结构简单，安装方便，是炼油厂和石油化工厂中应用最多的空冷器，但其占地面积较大、管内压降较大。
l（2）斜顶式空冷器：管束斜放呈人字形，夹角一般在60℃左右，风机置于管束下方空间的中央其特点是占地面积小（比水平式少40～50%），结构紧凑、管内压降较小，但管内介质和管外空气分布不够均匀，热空气容易形成较严重的热风循环，结构复杂，成本也较高，一般多用作炼厂减压塔顶冷凝器，与立式管束配合用于干、湿联合空冷l（3）立式空冷器：管束立放，其特点是结构紧凑、占地面积小，但管束中空气分布不均匀，易受外界自然风的干扰，结构复杂，多用于湿空冷和干湿联合空冷 2、通风方式、通风方式 l空冷器按通风方式分为：鼓风式、引风式、自然通风式．l（1）鼓风式空冷器：管束置于风机排风侧的空冷器．l优点：la、风机和驱动机构不与热空气接触，结构材料可不考虑温度的影响，使用寿命较长．lb、结构简单、便于维护保养．lc、比较容易放置多个空冷器单元．l缺点：la、空气经过底排管束的速度大，压力损失大，虽然可以强化传热，但气流分布不均匀．lb、管束暴露于大气中，翅片管易被雪、雨侵袭而损伤、弄脏或腐蚀．lc、在特殊气候条件下（如暴风雨、冰雹等）管内热流体的出口温度不易精确控制，操作波动大．ld、热空气离开管束时，流速较低，有可能产生热风再循环现象．l（2）引风式空冷器：管束置于风机吸风侧的空冷器．l优点：la、风扇和风筒对管束有屏蔽作用，能减少暴风雨及烈日对管束的直接影响，有利于温度控制．lb、经风机排出的热风流速较高，热风再循环的可能性大为减少．lc、进入管束的气流分布较均匀，空气压降稍有降低．ld、风筒具有一定的吸风作用，能促进空气进行自然对流，因而可减少动力消耗．le、因为风机安装位置较高，所以平台处噪声较低．lf、占地面积小，因为管束下面的走廊可安装其它设备，如管线、泵等．l缺点：la、风机位于管束之上，直接受热空气作用，叶片和轴承需要有较好的耐热性能，一般要求风机出口温度不超过120℃．lb、为防止风机空载时的超负荷，风机要有一定余量．lc、风机及传动机构的维修保养较为麻烦，l从总的情况看，目前国外应用情况大约是：引风式占60%、鼓风式占40%。
3、冷却方式、冷却方式 l（3）自然通风式空冷器：自然通风式空冷器是借管束上面的热空气和管束下面的冷空气的密度差引起的空气自然流动而带走管内热量达到冷却管内热流体的目的，空气的速度主要取决于风筒的高度和通过管束及空气的温度l优点：由于它不用或很少用风机，因而具有节能和无噪音污染、运行费用低的优点l缺点：由于是自然对流，空气流速低，总的传热效率不如普通空冷器，其一次性投资比普通空冷器高，大约44%l自然通风式空冷器主要应用于火力发电厂 l空冷器按冷却方式分为：干式空冷器、湿式空冷器、干湿联合式空冷器以及表面蒸发式空冷器l（1）干式空冷器l干式空冷器就是常规空冷器，它是以环境空气作为冷却介质，依靠翅片管扩展传热面积来强化管外传热，借空气横掠翅片管后的空气温升带走热量，达到冷却、冷凝管内热流体的目的其特点是操作简单，使用方便；但其管内热流体出口温度取决于空气干球温度，一般以不低于55～65℃为宜，而且热流体出口温度与设计气温之差不低于15～20℃，否则不经济l（2）湿式空冷器l为弥补干空冷的缺点，出现了湿式空冷器湿式空冷器根据其喷水方式可分为增湿型和喷淋型两种．l（3）干湿联合式空冷器l干湿联合式空冷器就是将干空冷和湿空冷器组合成一体，由于组合方法的不同，结构形式也有多种变化。
一般在工艺流体的高温区域用干空冷，在低温区域用湿空冷其结构、操作均较复杂 （（2）湿式空冷器）湿式空冷器 la）、增湿型湿空冷器：（管束水平放置）l其工作特点是在空气入口处喷雾状水，利用雾状水的蒸发使空气入口处干燥空气增湿接近饱和温度，以此降低空气温度，从而增大空气入口温度与管内热流体出口温度之间的温差来强化传热增湿降温的空气经过挡水板除去夹带的水滴后横掠翅片管束；它仍然完全依靠空气温升来冷却或冷凝管内热流体空气入口处空气相对湿度愈小，空气增湿后降温愈多，其冷却效果也愈显著lb、喷淋型湿空冷器：（管束立放横排管）l其工作特点是在空气入口处直接向翅片管管束上喷雾状水，使入口空气增湿降温；它主要依靠降低空气入口温度，增大空气入口温度与管内热流体出口温度之间的温差来强化管外传热；同时直接喷淋到前排翅片管表面上水的蒸发也部分地强化管外传热；但由于翅片管表面水的成膜性差，立置管束的喷透性差等原因，依靠翅片管表面水的部分蒸发带走的热量仅占总热负荷中较小部分目前我国炼油化工厂使用的湿式空冷器大多属此形式，其管束立放横排管喷淋型湿式空冷器由于采用立放管束，管子为三角形排列，其喷透性较差，第二排后面的管子喷不上水，而且翅片管水的成膜性差，再加上其喷咀容易堵塞，均严重影响湿式空冷器的冷却效果，而且其翅片管容易被腐蚀和结垢，不仅缩短了湿空冷器使用寿命，而且影响其传热效率。
另外，湿式空冷器的软化水耗量大，设备运行费用较高l增湿型和喷淋型湿空冷一般适用于管内工艺流体入口温度低于80℃的低温位介质的冷凝或冷却，理论上可使管内热流体冷却到高于环境湿温度5℃左右 四、强化传热元件四、强化传热元件 l 空冷器管外空气的膜传热系数很低，所以强化其传热的关键在管外强化管外传热最有效的手段有两种：la：靠传热管外表面水膜的蒸发强化管外传热—表面蒸发式空冷器lb：靠扩展管外传热面积来强化管外传热—翅片管（普通的干式和湿式空冷器）l翅片管是一种高效传热元件，它代表着普通空冷器的主要特征，是普通空冷器的核心和关键元件，它的性能直接影响着普通空冷器的发展，在普通空冷器中翅片管的费用约占管束总费用的60%以上 l（１）Ｌ型翅片管（１）Ｌ型翅片管lＬ型绕片管制造简便，价格便宜，在石油化工用空冷器中大量采用但由于铝片是借缠绕的初始应力紧固在钢管表面，因此其使用温度较低，一般为 120～ 160℃， 空 冷 器 国 标 GB/T 15386-94中规定L型绕片管最高使用温度为150℃当管壁温度超过70℃，翅片张力大大降低，翅片开始松动，接触热阻增大，热工性能不够理想所以Ｌ型绕片管适用于工作条件比较平稳，温度无突变的场合，也不宜用于振动很大的场合；它耐大气腐蚀性差，在湿空冷中使用寿命很短。
l （２）ＬＬ型翅片管（２）ＬＬ型翅片管lＬＬ型翅片管也是一种绕片管，其翅片根部互相重叠，与管壁接触良好，保证了对管壁的完全覆盖，可防止大气对管子外表面的腐蚀，而且使用温度较L型有一定提高空冷器国标GB/T 15386-94中规定LL型翅片管的最高使用温度为170℃LL型翅片管适用于工作条件较平稳，温度无突变的场合；它对内管保护较好，耐大气腐蚀性比Ｌ型好，适用于湿空冷传热性能也比Ｌ型略好，其价格比Ｌ型略贵 l（３）ＫＬ型翅片管（滚花型翅片管）（３）ＫＬ型翅片管（滚花型翅片管）lＫＬ型翅片管是一种Ｌ型绕片管制造时管子表面先经滚花，绕片时再在L脚的上面同步滚压一次，使L脚一部分面积嵌入管子表面这样就可使翅片与管子表面的接触面积增大50%，这就意味着单位面积的热通量也降低50%，因此翅片根部的热应力很小，甚至在几千次热循环之后，仍然保持其接触面积大于L脚本身的面积翅片与管子接触面积大，贴合紧密，牢靠，能保持其性能长期不变，翅片与钢管的结合力及承受冷热急变能力比Ｌ型和ＬＬ型翅片管好空冷器国标GB/T 15386-94中规定KL型翅片管的最高使用温度为250℃ l （（４４））ＧＧ型型翅翅片片管管（（镶镶嵌嵌型型翅翅片片管）管）l铝片嵌入钢管表面被挤压的深约0.25～0.5mm的螺旋槽中，同时将槽中挤出的金属用滚轮压回翅片根部。
l这种翅片管的最大优点是热工性能好，工作温度可达350～400℃，翅片温度可达260℃，空冷器国标GB/T 15386-94中规定G型翅片管的最高使用温度为350℃l其缺点是翅片和管子二种金属在大气中易引起电化学腐蚀，抗腐蚀性差，造价高管壁有应力集中，不能用于中、高压场合如果压挤不良（槽缘不贴紧铝片），其传热性能比任何翅片管都差l（（５５））ＤＤＲＲ型型翅翅片片管管（（双双金金属属轧轧制制型型翅翅片片管）管）l双金属轧制型翅片管是较理想的抗腐蚀型管子它克服了L型、LL型绕片管的缺点双金属轧制型翅片管的内外管可以分别选材，内管根据热流体腐蚀情况和压力选定，如碳钢、不锈钢、钛、黄铜等等，管外可选用既有较好的延展性和抗大气腐蚀，又有良好的传热性能的金属，一般采用铝和铜经过轧制内外管子完全可以紧密结合在一起l其优点是：A．抗腐蚀性能好，铝管在管外可保护内管不受腐蚀，使用寿命长；lB．对温度突变及振动有良好抗力，GB15386-94中规定DR型翅片管的最高使用温度为280℃传热性能较好，介于Ｇ型和Ｌ型翅片管之间；lC．翅片整体性和刚度高，由于翅片牢固，不易变形，可用高压水、高压气清垢；同时由于内外管紧密结合，能长期保持高传热性能。
l其缺点是：价格较贵，制造技术要求高、重量大；与L型翅片管相比，设备总价格提高了5～7% l （６）椭圆型翅片管（６）椭圆型翅片管l椭圆型翅片管是德国沿着一条完全独立路线发展空冷器的主要特点，其最早发明者是德国的GEA公司椭圆型翅片管是椭圆管套矩形钢翅片，采用镀锌或镀锡处理l椭圆型翅片管的优点：lA．与同样横截面的圆管相比，其水利直径小，因而管内给热系数较大，而且由于在管子后面形成的涡流小，所以管外压降可减少30%；lB．与同样的横截面的圆管相比，其表面积约大15%因此，在相同流速下，管外给热系数可提高25%；lC．翅片效率高，在同样条件下，圆管的翅片效率为74%；而椭圆管为82%（重量平均值）；lD．矩形椭圆翅片管采用短边迎风，迎风面积比较小，因而设计紧凑，占地面积只有圆管的80%；lE．在翅片上冲出湍流片，可以进一步提高管外传热系数，但压降稍有增加l但椭圆翅片管，也有它的不足之处，其主要缺点是：lA．管束的维护，检修和更换管子比较困难；lB．管束的造价较高；lC．管束承受压力较低l椭圆翅片管的使用温度与压力范围如下：l镀锡管≤180℃l镀锌管≤320℃l内压≤50大气压l外压≤20大气压l若使用压力超过此范围时，要选用圆形翅片管。
l（（7）紊流式翅片管）紊流式翅片管l这一类翅片管形式很多，其共同点就是通过对翅片本身结构的改变，使空气流经翅片时产生扰流，破坏其边界层，以提高管外膜传热系数在空冷器中应用较多的主要有以下几种：l（1）径向开槽翅片管 这种翅片管是在翅片圆周上均匀地沿径向开出12～36个切口（槽），一般为24个，切口深度为翅片高度的0.3～0.7，切口两边的翅片成“八”字形交替向翅片管的前后两端倾斜由于切口破坏了气流的边界层，增加湍流的作用，传热效率大为提高，一般讲管外侧给热系数可提高25～50%，总传热系数可提高20%以上其缺点是制造复杂，造价较高l（2）轮辐式翅片管 大约在六十年代中期，由英国“Wheelfin”公司首先研制成功，其传热效率较光滑翅片管高，但空气压力降也加大l（3）波纹型翅片管 这种翅片管形式很多，由于波纹的作用，可以强化传热，但是阻力都比较大波纹管的实验结果表明，由于在皱纹的凹处不能受到气流的直接冲刷，很容易结垢，且难以清除，阻力比一般L型绕片管高60%左右，因此，翅片的皱纹（或皱折）部分不宜过高这种翅片管一般用在自然对流传热中，在高质量流速下不宜采用 五、表面蒸发式空冷器五、表面蒸发式空冷器l1. 概述概述l2. 结构型式结构型式l3. 设计设计l4. 工业应用工业应用 第一节第一节 概述概述l一、背景一、背景l二、国内外发展状况二、国内外发展状况 l三三﹒工作原理与特点工作原理与特点 一、背景l 空冷式换热器（以下简称空冷器）是以环境空气作为冷却介质，依靠翅片管扩展传热面积强化管外传热，靠空气横掠翅片管束后的空气温升带走管内热负荷，达到冷凝冷却管内热流体的目的；它在炼油、化工行业中是主要的工艺设备之一，故其研究倍受重视，从其设计、制造、结构改进到其传热机理的研究与试验一直都在进行。
l 目前，国内外炼油化工行业中的冷凝冷却设备主要是水冷器和空冷器；随着工业，特别是炼油、化工、电力工业的发展，工业用水量急剧增加，出现了水供应不足，而且由于环保和节能的要求越来越强烈，越来越严格，再加上空冷器具有节水效果好、操作费用低、环境污染小、使用寿命长等优点，国内外炼油化工厂均已大量采用空冷器来代替水冷器，所以发展空冷技术和设备既是节水、节能、保护环境的要求，也是提高装置效益的要求 图—1. 增湿型湿式空冷器 图—2. 喷淋蒸发型湿式空冷器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—阀门；8—挡水板；9—热流体出口；10—热空气出口 l 目前，在炼油化工行业中普遍使用的空冷器为干式空冷器和湿式空冷器（包括增湿型和喷淋蒸发型）以及干湿联合空冷器干式空冷器操作简单、使用方便；但其管内热流体出口温度取决于环境干球温度，一般以不低于55～65℃（【1】）为宜，而且热流体出口温度与设计气温之差不得低于15～20℃（【1】、【2】），否则就不经济；所以它不能把管内热流体冷却到环境温度而且随着节能技术的提高和改善，干式空冷器的使用由热流体进口温度大部分在180℃左右下降到100～120℃左右，对于120℃以上的热流体大多采用了热能回收措施而无干式空冷器的用武之地，它对低温位热流体的冷却无能为力，为了得到较低的热流体出口温度，必须对干式空冷器配后水冷器。
增湿型湿式空冷器（见图—1【2】）的工作机理是在空冷器的工作过程中在空气入口处喷雾状水，使空冷器的入口空气增湿降温，增湿后的低温空气经过挡水板除去夹带的水滴，再横掠翅片管束，从而增大空气入口温度与热流体出口温度之间的温差来强化管外传热喷淋蒸发型湿式空冷器（见图—2【2】）的工作机理是在空冷器（管束多为立放横排管）的工作过程中直接向翅片管上喷雾状水，借助于翅片管上少量水的蒸发和空气被增湿降温而强化管外传热，它同时兼有增湿型湿式空冷器的优点，我国目前炼油化工厂使用的湿式空冷器大多属此型式但是喷淋蒸发型湿式空冷器的管排数不宜过多，一般为2～4排，而且只有前两排翅片管的迎水面才能被喷上水，第二排管以后其传热没有强化或强化很少；同时由于翅片管的结构特点，翅片表面无法完全被湿润，翅片管表面水的成膜性很差，翅片管上蒸发的水量很少，水的蒸发效率很低，翅片根部易积水，易结垢，增加了热阻，所以仅靠翅片管上水的蒸发带走的热负荷很小（约占总负荷的10～20%），因此它主要还是靠增湿降温后空气的温升带走管内大部分热负荷湿式空冷器仅适合于冷却进口温度低于70～75℃（【1】、【2】）的热流体（如果热介质进口温度高于80℃时，翅片管表面极易结垢），它可将热流体冷却到高于环境湿球温度5℃左右（【1】）。
同时由于湿式空冷器要求喷雾化水，所以其喷淋系统的喷嘴出水口很小，一般为0.5～1㎜，使用中极易堵塞，严重影响湿式空冷器的冷却效果l干式和湿式空冷器的工作机理决定了其冷却效果均受环境气温影响较大，气温波动，风、雨、日晒以及季节变化均会显著地影响其冷却性能，故其操作弹性差，在冬季还会引起管内介质冻结；由于空气侧膜系数低，其传热面积要大得多，因此必须采用翅片管，故其投资较高l针对空冷器存在的上述问题，国外有关研究人员于二十世纪六十年代开始了综合空冷和水冷优点的新型冷却器—蒸发式冷却器的理论和试验研究；我国研究人员也于二十世纪八十年代开始了相应的研究开发工作 二﹒国内外发展状况 l 表面蒸发型空冷式换热器（以下简称蒸发空冷）是一种比湿空冷和干空冷加后水冷性能更优越的新型冷却器，是国内外近年来着力开发的一种新型冷换设备，是空冷技术的发展方向l 国外于二十世纪六十年代开始了有关蒸发空冷的基础理论和试验及其设计方法的研究工作（【3】、【4】、【5】、【6】、【7】、【8】）；文献【3】首次提出了用管内工艺流体与管外喷淋水之间的总传热系数以及管外表面喷淋水与空气之间的以焓差为推动力的总传质系数来描述蒸发空冷的传热、传质模型，并进行了相应的试验研究，得出了计算蒸发空冷的传热传质系数的试验公式。
文献【4】后来也提出了与文献【3】相类似的蒸发空冷的数学模型和设计方法文献【5】、【6】按文献【3】提出的数学模型对解析法进行了理论和试验探讨文献【8】提出了三种不同结构型式的蒸发空冷芯子的设计方法，并以实例计算进行方案比较，得出的结论是通过适当使用填料而不用翅片管增加传质面积，即可大大提高光管蒸发空冷的冷却性能文献【9】介绍了如何正确使用闭路循环蒸发冷却，认为与普通的开放式冷却塔、换热器和干空冷相比，闭路循环蒸发冷却塔具有节省费用，操作性好的优点l 国外开发研制出的蒸发空冷现已被广泛应用于压缩机中间冷却、透平引擎夹套水冷却、润滑油冷却和其他无机物水溶液冷却；美国Brounder T.T.公司制造的蒸发空冷已用于许多大型硫酸厂德国GEA公司、美国B.A.C公司和FES公司都在开发研制蒸发空冷，其产品主要用于制冷和空调系统l l 我国在二十世纪八十年代初从国外引进的十几套石蜡成型装置中均带有蒸发空冷，用于其制冷剂的冷凝冷却由此国内开始了有关蒸发空冷的开发研制工作文献【10】介绍了哈尔滨空调机厂在1985年仿制了一台美国FES公司的LS—250型蒸发空冷代替茂名石化公司炼油厂第一套石蜡成型装置制冷系统中的立式水冷器（过热氨气冷凝器），并考虑了国内氨压缩机出口温度高的情况，将原引进设备的全部换热面积分出一部分置于捕雾器之上（翅片管束），对氨气进行预冷。
并作了两种冷却方案的经济效益对比，采用蒸发空冷代替立式水冷器每年可节省运转费用20.7万元文献【11】介绍了洛阳石化工程公司针对蒸发空冷在实验室进行了三个试样、多种工况的试验，对其传热性能进行了研究，对各种结构参数进行了筛选，推导了传热方程式，并按照炼油厂常减压装置汽油、煤油、轻柴油和重柴油产品后冷的工艺要求，分别进行光管蒸发空冷和管壳式水冷器的设计计算，对两种计算结果进行了比较和分析；并和西安化工机械厂共同于1987年研制了一台蒸发空冷，在长岭炼油厂进行了工业性试验和技术标定（【12】）文献【13】介绍了我国四川银山磷肥厂10万吨/年硫酸装置的干吸塔在技术改造中采用了蒸发空冷用于循环水冷却，它对单独凉水塔循环供水和蒸发空冷循环供水两种方案作了技术经济性比较，采用蒸发空冷的一次性投资仅为单独新建冷却塔的50%，其年总操作费用仅为冷却塔的57%，每年可节约电能20.8万度；文献【14】介绍了蒸发空冷的基本原理、结构特点和设计方法文献【15】在文献【14】的基础上针对蒸发空冷的几何参数和性能参数的设计计算，开发出了可供蒸发空冷设计的计算方法和相应的电子计算机程序，并验算了文献【4】、【8】的算例，结果较为一致。
文献【16】介绍了兰州石油机械研究所于1992年为兰州炼油化工总厂设计制造了一台蒸发空冷，用于代替该厂第三套酮苯脱蜡装置制冷系统的立式水冷器（过热氨气冷凝器）；根据用户提供的工艺设计参数和技术要求，兰州石油机械研究所采用自行开发的蒸发空冷设计计算程序进行了该设备的工艺计算及优化设计同时双方共同对该设备进行了现场标定，测试数据表明这台蒸发空冷的冷却效果大大优于立式水冷器，使氨的出口温度接近环境湿球温度；而且设计计算结果与实测数据一致性很好，证明其设计计算方法和计算程序是切实可靠的 l 文献【17】介绍了兰州石油机械研究所于1994年为兰州炼油化工总厂10万吨/年气分装置设计制造了两台蒸发空冷，用于代替该装置原有的湿空冷；同时双方共同进行了现场标定，设备运转良好，其冷却性能优于原来的湿空冷文献【18】介绍了兰州石油机械研究所针对炼油厂常压塔顶冷换设备的腐蚀机理和特点，巧妙地利用蒸发空冷独有的结构特点及钛材优良的抗腐蚀性能，于1997年为延安炼油厂设计制造了两台钛复合板蒸发空冷，从而解决了用户常压塔顶冷换设备腐蚀严重，使用寿命短的问题，同时又降低了设备造价（为用户节省投资两百万元）、能耗、水耗和占地面积。
l国内开发研制的蒸发空冷主要用于炼油化工行业，尤其是兰州石油机械研究所设计制造的几百台蒸发空冷已大量应用于国内炼油化工厂的主要大型装置中 三三﹒工作原理与特点工作原理与特点 l 图—3. 蒸发空冷工作原理示意图 蒸发空冷布管示意图蒸发空冷布管示意图 l 蒸发空冷的结构与工艺流程如图—3所示其工作过程是用管道泵将设备下部水箱中的循环冷却水输送到位于水平放置的光管管束上方的喷淋水分配器，由该分配器将冷却水向下喷淋到传热管外表面，使管外表面形成连续均匀的薄水膜，同时用引风式轴流风机将空气从设备下部空气吸入窗口吸入，使空气自下向上流动，横掠水平放置的光管管束水一面从管壁吸收管内热流体释放的热量，一面又与穿过管束向上流动的空气接触，部分水蒸发进入空气中，其余的水逐渐放出其吸收的热量后恢复到其进口水温度，流到贮水池中此时传热管的管外换热除依靠水膜与空气流间的显热传递外，主要是依靠传热管外表面水膜的迅速蒸发来吸收管内的大部分热量，从而强化了管外传热，使设备总体传热效率明显提高传热管外表面水膜的蒸发使得空气穿过光管管束后湿度增加而接近饱和，引风式轴流风机将饱和湿空气从管束中抽出使其穿过位于喷淋水分配器上方的除雾器，除去饱和湿空气中夹带的水滴后从设备顶部风机出口处排入大气中。
由于风机位于设备顶部向上抽吸空气，从而在风机下部空间形成负压区域，加速了传热管外表面水膜的蒸发，有利于强化管外传热在蒸发空冷中，工艺介质走管内水平流动，空气、水走管外，空气由下向上流动，喷淋水由上往下流动，水、空气与工艺介质为交叉错流，水与空气为逆流，从冷热介质的流程布置上也强化了传热传质过程为防止水和空气对传热管外表面的腐蚀，对传热管外表面进行了防腐处理，且传热管采用光管l 在蒸发空冷中喷淋水一面循环喷淋一面蒸发，则喷淋水中的盐类浓度逐步增大，达到一定程度会在管外壁上结垢，会使设备传热性能下降，所以应将贮水池中的水连续或定期排放出一部分，以把盐类浓度控制在产生污垢的界限以下,为此要给贮水池中补充一定量的新鲜水以保持水中盐类浓度，防止管外结垢，并补偿蒸发的水量和排放的水蒸发空冷的喷淋水应采用软化水为宜l 蒸发空冷一般采用光管为传热管，如果采用翅片管，从理论上讲扩大了传热和传质表面，但这里用翅片管的优越性不如干空冷那么显著，其主要原因是：翅片管表面无法完全被水湿润，翅片上水的成膜性很差，而且翅片间的积水也会削弱翅片的作用，并使热阻增加 l 蒸发空冷一般适用于各种温度低于80℃的低温位工艺流体的冷却和冷凝。
它可使工艺流体出口温度冷到接近环境湿球温度如果工艺流体入口温度高于80℃，在管束入口段管壁温度过高，使管外表面水膜容易结垢，增加了传热传质阻力，会降低蒸发空冷的传热效率为此，当工艺流体入口温度高于80℃时，将蒸发空冷中的除雾器用翅片管代替，使高温位热流体先流经翅片管束预冷到80℃以下再进入光管管束进行冷却或冷凝，使翅片管管束起到既冷却又除雾的双重作用从而扩大了蒸发空冷的适用范围，并增加了传热面积l与干式和湿式空冷器相比，蒸发空冷具有以下优点：l1. 传热效率高，冷却效果好，所需传热面积小，结构紧凑l因为蒸发空冷的管外传热是由管壁—水膜间的强制对流传热和水膜—空气间的直接接触蒸发传质传热两步完成，而水具有很高的汽化潜热，从而大大强化了管外表面的传热强度，其传热强度远远大于管壁—空气间的对流传热，使蒸发空冷的总体传热效率远远大于干式和湿式空冷，固其所需传热面积小，结构紧凑，而且蒸发空冷可直接将管内热流体冷到较低温度（40℃以下），而不再需要后水冷器在合理设计下可使管内热流体出口温度冷到接近环境湿球温度，固其冷却效果好，同时解决了干空冷为了获得较低冷却冷凝温度而必须配带后水冷器的问题。
l2. 能耗和水耗小，操作费用低l因为在蒸发空冷中空气携带热量主要是靠增加携湿量带走水的蒸发潜热，而不是靠空气温升显热，从而所需风量远远小于干空冷和湿空冷；而且由于采用光管管束，空气穿过管束的压降小，使风机能耗进一步降低；同时光管外表面水的成膜性好，水的汽化潜热很高，在合理设计下，可达到较高的蒸发冷却效果，水耗很低；与干空冷加后水冷相比，它又省去了后水冷器，固其操作费用很低l3. 投资费用低，占地面积小l从结构上看蒸发空冷的最大特点是将冷却塔和列管式水冷器合为一体，从而省去了单独的循环水冷却系统，使一次性投资大大降低；且减少了设备占地面积，而且由于蒸发空冷的传热管为光管，使设备造价进一步降低l4. 操作弹性大，可操作性好l 因为蒸发空冷主要是靠管外水膜的蒸发而不是靠空气温升来带走管内的大部分热量，所以蒸发空冷对空气入口温度不敏感；同时管内热流体将其热量通过管壁传递给水膜，提高了水膜的温度，同时引风式风机在管束中形成负压，从而增大了管外水膜的蒸发效率，所以它对空气入口湿度也不敏感；因此环境气温、湿度的波动以及季节变化对蒸发空冷的冷却效果影响较小，固蒸发空冷的操作弹性大，适用地区广，可操作性好。
第二节第二节 结构型式结构型式l一一﹒国内典型结构型式及其特点国内典型结构型式及其特点 l二二﹒国外典型结构型式及其特点国外典型结构型式及其特点 一一﹒国内典型结构型式及其特点国内典型结构型式及其特点l（一）典型结构型式（一）典型结构型式 国内企业（兰州石油机械研究所）开发研制的蒸发空冷的典型结构如图—4所示它主要由以下部件组成： 1. 位于设备顶部的引风式风机； 2. 位于风机下方的除雾器； 3. 位于除雾器下方的喷淋水分配器； 4. 位于喷淋水分配器下方的光管管 束; 5. 位于光管管束下方的构架与水箱； 6. 喷淋水输送管线与管道泵上述前五个部件之间均采用翻边法兰螺栓连接，各连接面之间均采用橡胶板和密封胶进行密封，以防漏风、漏水 图图—4. 国内蒸发空冷典型结构示意图国内蒸发空冷典型结构示意图 l 蒸发空冷一般适用于各种温度低于80℃的低温位工艺流体的冷却和冷凝它可使工艺流体出口温度冷到接近环境湿球温度如果工艺流体入口温度高于80℃，在管束入口段管壁温度过高，使管外表面水膜容易结垢，增加了传热传质阻力，会降低蒸发空冷的传热效率。
为此，当工艺流体入口温度高于80℃时，将蒸发空冷中的除雾器用翅片管代替，使高温位热流体先流经翅片管束预冷到80℃以下再进入光管管束进行冷却或冷凝，使翅片管管束起到既冷却又除雾的双重作用从而扩大了蒸发空冷的适用范围，并增加了传热面积l与干式和湿式空冷器相比，蒸发空冷具有以下优点：l1. 传热效率高，冷却效果好，所需传热面积小，结构紧凑l因为蒸发空冷的管外传热是由管壁—水膜间的强制对流传热和水膜—空气间的直接接触蒸发传质传热两步完成，而水具有很高的汽化潜热，从而大大强化了管外表面的传热强度，其传热强度远远大于管壁—空气间的对流传热，使蒸发空冷的总体传热效率远远大于干式和湿式空冷，固其所需传热面积小，结构紧凑，而且蒸发空冷可直接将管内热流体冷到较低温度（40℃以下），而不再需要后水冷器在合理设计下可使管内热流体出口温度冷到接近环境湿球温度，固其冷却效果好，同时解决了干空冷为了获得较低冷却冷凝温度而必须配带后水冷器的问题l2. 能耗和水耗小，操作费用低l因为在蒸发空冷中空气携带热量主要是靠增加携湿量带走水的蒸发潜热，而不是靠空气温升显热，从而所需风量远远小于干空冷和湿空冷；而且由于采用光管管束，空气穿过管束的压降小，使风机能耗进一步降低；同时光管外表面水的成膜性好，水的汽化潜热很高，在合理设计下，可达到较高的蒸发冷却效果，水耗很低；与干空冷加后水冷相比，它又省去了后水冷器，固其操作费用很低。
l3. 投资费用低，占地面积小l从结构上看蒸发空冷的最大特点是将冷却塔和列管式水冷器合为一体，从而省去了单独的循环水冷却系统，使一次性投资大大降低；且减少了设备占地面积，而且由于蒸发空冷的传热管为光管，使设备造价进一步降低l4. 操作弹性大，可操作性好l 因为蒸发空冷主要是靠管外水膜的蒸发而不是靠空气温升来带走管内的大部分热量，所以蒸发空冷对空气入口温度不敏感；同时管内热流体将其热量通过管壁传递给水膜，提高了水膜的温度，同时引风式风机在管束中形成负压，从而增大了管外水膜的蒸发效率，所以它对空气入口湿度也不敏感；因此环境气温、湿度的波动以及季节变化对蒸发空冷的冷却效果影响较小，固蒸发空冷的操作弹性大，适用地区广，可操作性好 （二）结构特点（二）结构特点 l 国内开发研制的蒸发空冷的典型结构具有以下特点：国内开发研制的蒸发空冷的典型结构具有以下特点：l1. 采采用用引引风风式式轴轴流流风风机机，，其其优优点点是是风风机机风风量量大大，，而而且且引引风风式式风风机机向向上上抽抽吸吸空空气气，，从从而而在在其其下下部部空空间间形形成成负负压压区区域域，，加加速速了了位位于于其其下下方方的的传传热热管管外外表表面面水水膜膜的的蒸蒸发发效率；效率；l2. 除除雾雾器器采采用用双双金金属属轧轧制制型型翅翅片片管管束束，，它它既既能能高高效效除除雾雾，，减减少少喷喷淋淋水水损损耗耗，，又又可可进进行行高高温温介介质质（（高高于于80℃））的的预预冷冷，，从从而而扩扩大大了了蒸蒸发发空空冷冷的的适适用用范范围围，，并并增增加加了设备的传热面积；了设备的传热面积；l3. 喷喷淋淋水水分分配配器器在在设设备备运运行行中中即即可可方方便便的的维维护护、、清清洗洗、、更更换换喷喷嘴嘴，，而而且且其其喷喷淋淋水水管管线线均均采采用用不不锈锈钢钢管管，，喷喷嘴嘴采采用用聚聚氯氯乙乙烯烯材材料料制制成成，，并并且且将将喷喷嘴嘴安安装装在在喷喷淋淋支支管的上部，从而有效地减少了喷嘴堵塞的可能性；管的上部，从而有效地减少了喷嘴堵塞的可能性；l4. 管管束束一一般般采采用用丝丝堵堵式式组组焊焊矩矩形形管管箱箱（（特特殊殊情情况况时时也也可可采采用用可可拆拆卸卸盖盖板板式式组组焊焊矩矩形形管管箱箱）），，管管束束由由水水平平布布置置的的单单根根光光管管组组成成，，管管子子与与管管箱箱的的连连接接型型式式采采用用强强度度胀、强度焊或胀焊并用；胀、强度焊或胀焊并用；l5. 构构架架与与水水箱箱连连成成一一体体，，下下部部为为水水箱箱，，上上部部为为带带有有百百叶叶窗窗的的进进风风口口，，且且其其四四周周均均为为进进风风口口；；同同时时构构架架又又作作为为风风机机、、除除雾雾器器、、喷喷淋淋水水分分配配器器及及光光管管管管束束的的支支撑撑体体。
在在管管束束下下部部四四周周设设置置了了挡挡水水板板，，在在水水箱箱上上部部四四周周设设置置了了收收水水槽槽，，从从而而减减少少了了喷喷淋淋水水外外溅溅造造成成的的水水损损失失或或对对设设备备周周围围平平台台的的溅溅水水构构架架与与水水箱箱的的底底部部带带有有安安装装底底座座，，只需在基础上预置地脚螺栓即可进行设备安装；只需在基础上预置地脚螺栓即可进行设备安装；l6. 喷淋水输送系统由二条管线和二台管道泵组成，它们由喷淋水分配器端部的喷淋水输送系统由二条管线和二台管道泵组成，它们由喷淋水分配器端部的横向主水箱连通，二条输水线在设备工作时一开一闭，以便确保设备运行时喷淋横向主水箱连通，二条输水线在设备工作时一开一闭，以便确保设备运行时喷淋水分配器正常工作；横向主水管两端设置了控制阀，在输水线立放的主水管底部水分配器正常工作；横向主水管两端设置了控制阀，在输水线立放的主水管底部设置了放空口，这样可保证在冬季时设备的备用泵管线内喷淋水能够放空，以免设置了放空口，这样可保证在冬季时设备的备用泵管线内喷淋水能够放空，以免冻裂水管和备用泵冻裂水管和备用泵 一一﹒国外典型结构型式及其特点国外典型结构型式及其特点l 国国外外企企业业（（德德国国GEA公公司司、、美美国国FES公公司司和和B.A.C公公司司））开开发发研研制制的的蒸蒸发发空空冷冷的的典典型型结结构构如如图图—5所所示示，，它它主主要要有有以以下部件组成：下部件组成：l1. 位位于于设设备备底底部部侧侧面面的的鼓鼓凤凤式风机；式风机；l2. 位位于于设设备备顶顶部部的的除除雾雾器器；；3. 位位于于除除雾雾器器下下方方的的喷喷淋淋水水分配器；分配器；l4. 位位于于除除雾雾器器下下方方的的光光管管管管束；束；l5. 位位于于光光管管管管束束下下方方的的水水箱箱（收水盘）；（收水盘）；l6. 喷淋水输送管线与管道泵。
喷淋水输送管线与管道泵 图图—5. 国外蒸发空冷典型结构示意图国外蒸发空冷典型结构示意图 （二）结构特点（二）结构特点 l1. 国国外外开开发发研研制制的的蒸蒸发发空空冷冷大大部部分分采采用用鼓鼓风风式式离离心心风风扇扇，，从从设设备备底底部部一一个个侧侧面面鼓鼓风风，，空空气气阻阻力力大大，，而而且且进进风风口口只只有有一一面面，，其其风风量量小小；；也也有有少少数采用类似凉水塔那样的结构；数采用类似凉水塔那样的结构；l2. 除除雾雾器器由由许许多多等等间间距距布布置置的的波波形形板板组组成成，，其其除除雾雾效效果果差差，，（（在在安安装装中中无无法法确确保保波波形形板板均均为为等等间间距距布布置置）），，水水耗耗、、能能耗耗大大，，而而且且制制造造、、安安装装、、维护均不方便；维护均不方便；l3. 喷喷淋淋水水分分配配器器是是固固定定的的，，在在设设备备运运行行中中无无法法清清洗洗，，喷喷淋淋水水管管线线一一般般为为碳碳钢钢管管，，易易生生锈锈，，而而且且喷喷嘴嘴安安装装在在喷喷淋淋支支管管的的下下部部，，喷喷淋淋水水中中的的泥泥沙沙等等杂杂质质易易聚聚积积在在水水管管底底部部，，喷喷嘴嘴易易堵堵塞塞，，一一旦旦喷喷淋淋水水分分配配器器的的喷喷嘴嘴堵堵塞塞，，传传热热管管外外表表面面无无法法完完全全被被湿湿润润，，则则设设备备冷冷却却能能力力大大大大下下降降，，势势必必会会造造成成设备停车检修。
设备停车检修l4. 国国外外开开发发研研制制的的蒸蒸发发空空冷冷大大部部分分采采用用集集合合管管式式管管箱箱，，管管束束由由水水平平蛇蛇形形盘盘管管组组成成，，管管子子与与管管箱箱的的连连接接型型式式只只能能采采用用强强度度焊焊，，一一旦旦有有一一根根管管子子出出现现泄泄露露，，则则设设备备必必须须停停车车来来更更换换其其整整个个管管束束，，而而且且由由于于采采用用集集合合管管式式管管箱箱，，在在集集合合管管上上最最多多只只能能水水平平焊焊接接二二排排管管子子，，所所以以其其管管程程布布置置困困难难，，管程压降较大；管程压降较大；l5. 只只有有一一条条喷喷淋淋水水输输送送管管线线和和一一台台管管道道泵泵，，一一旦旦该该泵泵出出现现故故障障，，会会使使设设备的冷却效果很差，会造成设备停车检修备的冷却效果很差，会造成设备停车检修 第三节第三节 设计设计 l一一﹒基本假设基本假设l二二﹒数学模型数学模型 l三三﹒传热、传质方程和能量平衡传热、传质方程和能量平衡 l 方程及其边界条件方程及其边界条件 l四四﹒设计要求设计要求 一一﹒基本假设基本假设 l 由由于于蒸蒸发发空空冷冷的的传传热热和和传传质质过过程程较较复复杂杂，，要要精精确确算算出出各各流流体体的的流流动动、、温温度度和和浓浓度度分分布布是是及及其其困困难难的的，，为为了了使使问问题题达达到可进行数学处理的程度，必须作适当的简化。
到可进行数学处理的程度，必须作适当的简化l1. 假假设设ha/ka=Ca近近似似成成立立，，则则空空气气—水水交交界界面面与与空空气气流流间间的热流量可用湿空气热焓差来表示；的热流量可用湿空气热焓差来表示；l2. 由由于于喷喷淋淋水水蒸蒸发发量量与与其其循循环环量量相相比比很很小小，，仅仅占占其其循循环环量量的的1～～2%，，故故在在能能量量平平衡衡计计算算中中忽忽略略水水的的蒸蒸发发量量，，且且不不记记输输送送引引起起的的水水损损失失和和排排水水损损失失，，即即认认为为在在蒸蒸发发空空冷冷中中喷喷淋淋水水流量不变；流量不变；l3. 管束具有均匀完整的表面润湿；管束具有均匀完整的表面润湿；l4. 蒸蒸发发空空冷冷中中干干空空气气流流量量不不变变，，且且在在其其各各横横截截面面上上空空气气流流速均匀；速均匀；l5. 在蒸发空冷中各传热系数、传质系数保持为常数；在蒸发空冷中各传热系数、传质系数保持为常数；l从试验中获得的从试验中获得的hrw和和ka值是给定几何形状的平均值，忽略值是给定几何形状的平均值，忽略实际存在的喷淋水进入和排出的影响实际存在的喷淋水进入和排出的影响。
二二﹒数学模型数学模型 l图图—7. 蒸发空冷温度分布示意图蒸发空冷温度分布示意图 图图—6. 蒸发空冷热量传递示意图蒸发空冷热量传递示意图 如如图图—6（（【【14】】））所所示示，，在在蒸蒸发发空空冷冷中中热热量量传传递递是是从从管管内内流流体体经经过过管管壁壁传传递递到到管管外外表表面面喷喷淋淋水水膜膜中中，，再再从从喷喷淋淋水水膜膜传传递递给给空空气气流流；；从从喷喷淋淋水水向向空空气气的的热热传传递递是是由由水水膜膜与与空空气气流流之之间间的的直直接接接接触触蒸蒸发发传传质质传传热热和和水水膜膜与与空空气流之间的强制对流显热传热共同完成的气流之间的强制对流显热传热共同完成的 蒸蒸发发空空冷冷的的典典型型温温度度分分布布如如图图—7（（【【14】】））所所示示，，在在其其顶顶部部，，由由于于工工艺艺流流体体与与喷喷淋淋水水之之间间具具有有较较大大温温差差，，从从而而具具有有较较高高的的传传热热速速率率，，喷喷淋淋水水被被工工艺艺流流体体迅迅速速加加热热，，工工艺艺流流体体迅迅速速降降温温，，水水温温迅迅速速接接近近工工艺艺流流体体温温度度，，相相对对来来说说由由于于水水的的蒸蒸发发引引起起的的能能量量传传递递较较低低，，而而在在其其余余部部分分，，喷喷淋淋水水和和工工艺艺流流体体均均被被冷冷却却，，因因为为这这时时的的冷冷却却过过程程是是由由喷喷淋淋水水与与空空气气流流间间的的传传质质过过程程控控制制。
工工艺艺流流体体温温度度下下降降相相对对缓缓慢慢，，循循环环水水温温度度升升到到最最高高后后与与工工艺艺流流体体一一起起被被空空气气冷冷却却，，最最终终恢恢复复到到它它的的进进口口温温度度空空气气由由下下而而上上流流动动，，它它一一方方面面吸吸收收了了水水的的热热量量，，一一方方面面使使水水蒸蒸发发而而形形成成饱饱和和湿湿空空气气，，它它的的温温度度和和热热焓焓逐逐渐上升 文文献献【【3】】提提出出了了用用管管内内工工艺艺流流体体与与管管外外表表面面喷喷淋淋水水之之间间的的总总传传热热系系数数U以以及及管管外外表表面面喷喷淋淋水水与与空空气气流流之之间间以以热热焓焓差差为为推推动动力力的的总总传传热热系系数数koa来来描描述述蒸蒸发发空空冷冷的的传传热热、、传传质质的的数数学学模模型型本本文文以以下下均均采采用用该该模模型型来来推推导导蒸蒸发空冷的传热、传质方程发空冷的传热、传质方程 在蒸发空冷的设计中，使用一维单元的工艺流体、喷淋水和空气的适在蒸发空冷的设计中，使用一维单元的工艺流体、喷淋水和空气的适当的传热方程、传质方程和能量平衡方程的组合，虽然工艺流体管子的交当的传热方程、传质方程和能量平衡方程的组合，虽然工艺流体管子的交叉布置用二维分析方法更为可靠，但这会使其方程设计相当复杂，而计算叉布置用二维分析方法更为可靠，但这会使其方程设计相当复杂，而计算精度几乎没有提高，则认为一维单元分析是足够精确的。
精度几乎没有提高，则认为一维单元分析是足够精确的 三三三三﹒﹒传热、传质方程和能量平衡方程及其边界条件传热、传质方程和能量平衡方程及其边界条件传热、传质方程和能量平衡方程及其边界条件传热、传质方程和能量平衡方程及其边界条件 如如图图—6和和图图—7所所示示，，令令蒸蒸发发空空冷冷中中各各流流体体温温度度、、热热焓焓的的变变化化均均以以沿沿其其顶顶部部向向其其底底部部方方向向增增加加为为正正，，在在蒸蒸发发空空冷冷的的一一维单元模型中取出任意一个微元段维单元模型中取出任意一个微元段dA来进行传热、传质分析可得：来进行传热、传质分析可得：管内工艺流体释放的热量：管内工艺流体释放的热量：空气吸收的热量为：空气吸收的热量为：根据微元段根据微元段dA中局部能量平衡可得：中局部能量平衡可得：整理上述（整理上述（1）、（）、（2）、（）、（3）式可得：）式可得：H*只是喷淋水温度的函数，即：只是喷淋水温度的函数，即： 由于喷淋水是循环使用的，在稳态工况下，蒸发空冷顶部喷淋水进口温度由于喷淋水是循环使用的，在稳态工况下，蒸发空冷顶部喷淋水进口温度Trw1应等于其底部喷淋水出口温度应等于其底部喷淋水出口温度Trw2，，即有：即有：管内工艺流体与管外表面喷淋水之间的总传热系数管内工艺流体与管外表面喷淋水之间的总传热系数U可由下式计算：可由下式计算： 管外表面喷淋水与空气流之间以热焓差为推动力的总传质系数管外表面喷淋水与空气流之间以热焓差为推动力的总传质系数Koa可由下式计算：可由下式计算： 方方程程（（4））、、（（5））、、（（6））是是描描述述蒸蒸发发空空冷冷传传热热特特性性的的联联立立微微分分方方程程组组，，方方程程（（8））是是该该方方程程组组的的边边界界条条件件。
可可以以用用解解析析法法和和数数值值法法求求解解上上述述微微分分方方程程组组hpf、、hrw、、hi、、ka这这四四个个传传递递系系数数需需要要进进行行相相应应实实验验来来测测定定，，根根据据获获得得的的实实验验数数据据提提出出这这些些传递系数的相应关系式，在此文中不再详述传递系数的相应关系式，在此文中不再详述 四四四四﹒﹒设计要求设计要求设计要求设计要求 借借助助于于方方程程（（6））就就可可以以容容易易地地看看出出，，若若假假设设喷喷淋淋水水温温度度为为常常数数，，将将会会导导致致不不合合理理的的结结果果如如果果喷喷淋淋水水温温度度为为常常数数，，则则方方程程（（6））中中的的dTrw/dA就就等等于于零零，，由由此可得出在蒸发空冷中的每个地方都有：此可得出在蒸发空冷中的每个地方都有： 对对于于一一组组给给定定的的工工作作条条件件，，U和和Koa（（只只取取决决于于设设计计几几何何参参数数和和流流速速））实实际际上上保保持持为为常常数数，，H*只只与与喷喷淋淋水水温温度度Trw有有关关，，如如果果Trw为为常常数数，，那那么么H*也也保保持持为为常常数，则方程（数，则方程（6a））将导致以下两种可能：将导致以下两种可能： (1) Ha和和Tpf必须保持为常数，但如果有热量传递，这就不合理了；必须保持为常数，但如果有热量传递，这就不合理了； (2) 当当Ha增加时增加时Tpf下降，而在逆流中这是不可能的。
下降，而在逆流中这是不可能的 因因此此喷喷淋淋水水温温度度Trw不不是是常常数数，，所所以以方方程程（（6a））是是不不正正确确的的因因此此喷喷淋淋水水没没有以它从管内热流体那里获得热量的同样速度把热量传递给空气流有以它从管内热流体那里获得热量的同样速度把热量传递给空气流 对对于于稳稳态态工工作作，，喷喷淋淋水水进进口口温温度度Trw1等等于于其其出出口口温温度度Trw2，，因因此此尽尽管管喷喷淋淋水水温温度度不不是是常常数数，，但但是是其其变变化化是是有有限限的的，，而而且且由由于于假假定定对对于于所所涉涉及及到到的的Trw的的有有限限范范围围H*与与Tm成成线线形形关关系系而而引引起起的的误误差差很很小小文文献献【【3】】认认为为没没有有采采用用这这个个假假设设而而进进行行的的数数值值计计算算结结果果与与采采用用这这个个假假设设的的结结果果相相差差甚甚微微，，因因此此这这个个假假设设是是合合理理近近似似的，因此方程（的，因此方程（11）中的）中的m是适合于所涉及的喷淋水温度范围的比例常数是适合于所涉及的喷淋水温度范围的比例常数 喷喷淋淋水水温温度度有有限限变变化化的的一一个个附附加加结结果果是是假假设设Tpf、、Trw和和Ha的的变变化化在在空空气气流流动动方方向向沿沿光光滑滑曲曲线线变变化化，，然然而而实实际际上上通通常常蒸蒸发发空空冷冷的的布布置置是是多多管管程程的的交交叉叉流流动动，，对对于于Trw是是有有限限变变化化而而且且管管程程数数比比较较大大的的情情况况（（如如10个个管管程程）），，这这个个假假设设是是合合理理正正确确的的，，要要满满足足的的要要求求是是每每个个管管程程的的温温度度和和热热焓焓的的变变化化与与那那个个管管程程占占优优势势的的势势差差相相比较小。
比较小 第四节、第四节、 工业应用工业应用 一一﹒适用范围与场合适用范围与场合二二﹒应用情况应用情况 三三﹒技术经济性分析技术经济性分析 四四﹒应用前景应用前景 l二二﹒应用情况应用情况l 国国外外开开发发研研制制的的蒸蒸发发空空冷冷主主要要应应用用于于制制冷冷和和空空调调系系统统，，如如压压缩缩机机中中间间冷冷却却器器、、透透平平夹夹套套水水冷冷却却器器、、润润滑滑油油冷冷却却器器，，以以及及其其它它无无机机物物水水溶溶液液冷冷却却器器，，在在炼炼油油、、化化工工、、电电力力、、冶冶金金等等行业的应用尚未见报道行业的应用尚未见报道l国国内内主主要要是是兰兰州州石石油油机机械械研研究究所所开开发发研研制制出出了了具具有有自自主主知知识识产产权权的的蒸蒸发发空空冷冷，，他他们们设设计计制制造造出出的的三三百百多多台台各各种种型型号号规规格格的的蒸蒸发发空空冷冷已已应应用用到到我我国国西西北北、、东东北北、、华华北北、、西西南南、、华华东东等等地地方方的的炼炼油油、、化化工工企企业业和和油油田田以以及及冶冶金金行行业业，，其其具具体体应应用用详详见见表表—1 一一﹒适用范围与场合适用范围与场合 蒸蒸发发空空冷冷是是一一种种将将水水冷冷与与空空冷冷、、传传热热与与传传质质过过程程融融为为一一体体，，且且兼兼有有二二者者之之长长的的新新型型节节能能、、节节水水型型高高效效冷冷凝凝冷冷却却设设备备；；它它具具有有传传热热效效率率高高、、投投资资省省、、操操作作费费用用低低、、结结构构紧紧凑凑、、占占地地面面积积小小、、安安装装、、维维护护方方便便而而且且维维护护费费用用低低、、操操作作稳稳定定可可靠靠等等优优点点；；适适用用于于炼炼油油和和化化工工行行业业中中各各种种塔塔顶顶油油气气的的冷冷凝凝冷冷却却、、油油品品的的冷冷却却、、压压缩缩机机级级间间冷冷却却，，适适用用于于电电力力、、冶冶金金、、制制冷冷等等行行业业中中的的冷冷却却水水、、蒸蒸汽汽、、致致冷冷剂剂及及其其它它工工艺艺流流体体的的闭闭路路循循环环冷冷却却，，尤尤其其对对80℃以以下下的的低低温温位位介介质质的的冷冷凝凝、、冷冷却却具具有有其其它它冷却设备难以匹敌的优点。
冷却设备难以匹敌的优点 表表表表——1. 1. 蒸发空冷应用情况一览表蒸发空冷应用情况一览表蒸发空冷应用情况一览表蒸发空冷应用情况一览表序号装置名称用 途1酮苯脱蜡（脱油）装置制冷系统的过热氨气冷凝器溶剂回收系统的溶剂冷凝器2气体分馏装置脱乙烷塔顶冷凝器脱丙烷塔顶冷凝器丙烯塔顶冷凝器碳四塔顶冷凝器脱异丁烷塔顶冷凝器脱异丁烯塔顶冷凝器脱戊烷塔顶冷凝器3丙烷（丁烷）脱沥青装置高压丙烷冷凝器中压丙烷冷凝器丁烷冷凝器4烷基化装置压缩机出口冷却器塔顶冷凝器5烷基苯装置苯汽提塔顶冷凝器6糠醛装置塔顶冷凝器7重整装置预加氢产物冷却器脱戊烷塔顶冷凝器脱C6塔顶冷凝器重整产物冷却器脱丁烷塔顶冷凝器8芳烃抽提装置稳定塔顶液化气冷凝器精制产物冷却器溶剂油分离塔顶冷凝器脱异戊烷塔顶冷凝器发泡剂塔顶冷凝器9干气脱硫装置再生塔顶酸气冷凝器贫液冷却器10制氢装置中变气冷却器 11汽油异构化装置稳定塔顶液化气冷却器稳定汽油冷却器反应产物冷却器12 汽油醚化装置反应塔顶冷凝器轻汽油冷却器13正己烷装置正己烷塔顶冷凝器脱轻塔顶冷凝器14汽油柴油加氢装置反应产物冷却器分馏塔顶冷凝器精制汽油柴油冷却器汽提塔顶冷凝器15航煤加氢装置反应产物冷却器分馏塔顶冷凝器精致航煤冷却器16 航煤脱硫醇装置航煤产品冷却器生成油冷却器17常减压装置常压塔顶冷凝器初馏塔顶冷凝器18催化装置分馏塔顶冷凝器稳定塔顶冷凝器压缩富气冷却器轻柴油冷却器稳定汽油冷却器19天然气轻烃回收装置天然气压缩机出口冷却器稳定塔顶冷凝器丙烷制冷系统丙烷冷凝器脱丁烷塔顶冷凝器脱戊烷塔顶冷凝器汽油冷却器混合富气冷却器20冶金行业高炉循环水冷却器 三﹒技术经济性分析 l 表—2至表—9均为兰州石油机械研究所对其设计制造并已投入使用的一些蒸发空冷所做的技术经济性对比。
l1. 蒸发空冷与后水冷器的经济性比较l从表—2中的数据可以看出，蒸发空冷与后水冷器相比，可节省投资14.6%，节省操作费用73.2%l2. 蒸发空冷与湿式空冷器的经济性比较l从表—3和表—4中的数据可以看出，蒸发空冷与湿式空冷器相比，可节省投资12.3～28.8%，节省操作费用12.8～37.5%，节省占地面积60.6～69.7%l3. 蒸发空冷与干式空冷器加后水冷器的经济性比较l从表—5至表—8中的数据可以看出，蒸发空冷与干式空冷器加后水冷器相比，可节省投资14.9～30.2%，节省操作费用30～70.5%，节省占地面积48.5～67.3%l4. 蒸发空冷与干式空冷器加湿式空冷器的经济性比较l从表—9中的数据可以看出，蒸发空冷与干式空冷器加湿式空冷器相比，可节省投资22.6%，节省操作费用43.6%，节省占地面积70.2% 四﹒应用前景 l 大量的实际应用表明蒸发空冷以其优越的性能，完全能代替炼油、化工行业中现有的干式空冷器加后水冷器、湿式空冷器、干湿联合空冷器以及水冷器，实现了系统节能、节水、节约投资的目标；在炼油、化工、电力、冶金、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，是空冷技术的革新。
特别是在当前全球水耗、能耗紧张，大力提倡节能、节水的情况下，在上述行业中大力推广应用蒸发空冷，具有十分重要的经济意义和巨大的社会效益 表表—2. —2. 兰州炼油化工总厂酮苯脱蜡装置过热氨气兰州炼油化工总厂酮苯脱蜡装置过热氨气后冷器选型方案比较表后冷器选型方案比较表 设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）后水冷器Ø10008台10.8×8=86.410.25×8=8275×8=600.074.075.35∕蒸发空冷器ZP9×31台32.370.05.044.020.1629.0 说明：1. 蒸发空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量，后水冷器的水耗指的是其循环生水量；2. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.3元/度，软化水费按2.4元/吨，生水按0.12元/吨；3. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比后水冷器低12万元，蒸发空冷器的总投资是后水冷器的85.4%；蒸发空冷器的总操作费用比后水冷器低55.19万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是后水冷器的26.8%，蒸发空冷器使用一年三个月后节省的操作费用即可收回设备投资。
表表—3. —3. 兰州炼油化工总厂兰州炼油化工总厂1010万吨万吨/ /年气分装置塔顶年气分装置塔顶冷凝器选型方案比较表冷凝器选型方案比较表 说明：1. 湿式空冷器的重量和造价包括其配套的构架、风机、管束、喷淋；2. 蒸发空冷器和湿式空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量；3. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.3元/度，软化水费按2.4元/吨；4. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比湿式空冷器低38.5万元，蒸发空冷器的总投资是湿式空冷器的71.2%；蒸发空冷器的总操作费用比湿式空冷低器低15.43万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是湿式空冷器的62.5%；蒸发空冷器的占地面积比湿式空冷器节省112.1米2，蒸发空冷器的占地面积是湿式空冷器的30.3%设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）湿式空冷器SL9×36片/3跨25.04×3=75.1244.5×3=133.51.2×3=3.645×3＋7.5=142.541.11160.9蒸发空冷器ZP6×32台26.5×2=53.047.5×2=95.03×2=6.029.5×2=59.025.6848.8 表表—4. —4. 兰州炼油化工总厂兰州炼油化工总厂2424万吨万吨/ /年气分装置塔年气分装置塔顶冷凝器选型方案比较表顶冷凝器选型方案比较表 说明：1. 湿式空冷器的重量和造价包括其配套的构架、风机、管束、喷淋；2. 蒸发空冷器和湿式空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量；3. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.3元/度，软化水费按2.4元/吨；4. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比湿式空冷器低83万元，蒸发空冷器的总投资是湿式空冷器的87.7%；蒸发空冷器的总操作费用比湿式空冷器低25.89万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是湿式空冷器的87.2%；蒸发空冷器的占地面积比湿式空冷器节省509.7米2，蒸发空冷器的占地面积是湿式空冷器的39.5%。
设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）湿式空冷器SL9×330片/15跨25.04×30=375.645×15=6751.2×15=1845×15＋22=697201.84841.9蒸发空冷器ZP9×38台41.2×8=329.674×8=5923.955×8=31.6460×8=480175.95332.2 表表—5. —5. 玉门炼油化工总厂酮苯脱蜡装置过热氨气玉门炼油化工总厂酮苯脱蜡装置过热氨气冷凝器选型方案比较表冷凝器选型方案比较表 设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）干式空冷器GP9×32片/1跨23.431.30.080.022.456.3后水冷器Ø10006台10.8×6=64.810.25×6=61.5137.07.548.13∕蒸发空冷器ZP9×31台41.479.02.560.020.829.0 说明：1. 干式空冷器的重量和造价包括其配套的构架、风机、管束；2. 蒸发空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量，后水冷器的水耗指的是其循环生水量；3. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.35元/度，软化水费按2元/吨，生水按0.42元/吨；4. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比干式空冷器加后水冷器低13.8万元，蒸发空冷器的总投资是干式空冷器加后水冷器的85.1%；蒸发空冷器的总操作费用比干式空冷器加后水冷器低49.73万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是干式空冷器加后水冷器的29.5%；蒸发空冷器的占地面积比干式空冷器加后水冷器节省27.3米2，蒸发空冷器的占地面积是干式空式冷器加后水冷器的51.5%；蒸发空冷器使用一年半后节省的操作费用即可收回设备投资。
表表—6. —6. 西安石油化工厂沥青装置塔顶油气冷凝器西安石油化工厂沥青装置塔顶油气冷凝器选型方案比较表选型方案比较表 设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）干式空冷器GP9×33片18.01×3=54.0334.5×3=103.50.0135.051.8484.4后水冷器Ø6001台4.236.840.04.014.343.6蒸发空冷器ZP9×31台45.0770.660.024.3429.0 说明：1. 干式空冷器的重量和造价包括其配套的构架、风机、管束；2. 蒸发空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量，后水冷器的水耗指的是其循环生水量；3. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.48元/度，软化水费按2.7元/吨，生水按0.40元/吨；4. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比干式空冷器加后水冷器低33.3万元，蒸发空冷器的总投资是干式空冷器加后水冷器的69.8%；蒸发空冷器的总操作费用比干式空冷器加后水冷器低41.84万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是干式空冷器加后水冷器的36.8%；蒸发空冷器的占地面积比干式空冷器加后水冷器节省59米2，蒸发空冷器的占地面积是干式空冷器加后水冷器的33%；蒸发空冷使用不到二年节省的操作费用即可收回设备投资。
表表—7. —7. 前郭石化公司前郭石化公司2626万吨万吨/ /年气分装置丙烯塔年气分装置丙烯塔顶冷凝器选型方案比较表顶冷凝器选型方案比较表 设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）干式空冷器GP9×312片/6跨28.73×6=172.3848.37×6=290.220.022×2×6=264101.38337.7后水冷器Ø9002台9.1×2=18.212.74×2=25.481130.036.1610.8蒸发空冷器ZP9×33台44×3=13279.2×3=237.64.19×3=12.5760×3=18096.27114.0 说明：1. 干式空冷器的重量和造价包括其配套的构架、风机、管束；2. 蒸发空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量，后水冷器的水耗指的是其循环生水量；3. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.48元/度，软化水费按2.7元/吨，生水按0.40元/吨；4. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比干式空冷器加后水冷器低78.1万元，蒸发空冷器的总投资是干式空冷器加后水冷器的75.3%；蒸发空冷器的总操作费用比干式空冷器加后水冷器低41.27万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是干式空冷器加后水冷器的70%；蒸发空冷器的占地面积比干式空冷器加后水冷器节省234.5米2，蒸发空冷器的占地面积是干式空冷器加后水冷器的32.7%。
表表—8. —8. 乌石化乌石化4040万吨万吨/ /年重整装置重整产物冷却年重整装置重整产物冷却器选型方案比较表器选型方案比较表 设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）干式空冷器GP9×36片/3跨27.22×3=81.6653.95×3=161.850.022×6=13250.69168.8后水冷器Ø 12001台17.528119.40.047.767.2蒸发空冷器ZP3×34台22.31×4=89.2440.2×4=160.81.46×4=5.8422.5×4=9047.1764.1 说明：1. 干式空冷器的重量和造价包括其配套的构架、风机、管束；2. 蒸发空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量，后水冷器的水耗指的是其循环生水量；3. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.48元/度，软化水费按2.7元/吨，生水按0.5元/吨；4. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比干式空冷器加后水冷器低29.05万元，蒸发空冷器的总投资是干式空冷器加后水冷器的84.7%；蒸发空冷器的总操作费用比干式空冷器加后水冷器低51.28万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是干式空冷器加后水冷器的47.9%；蒸发空冷器的占地面积比干式空冷器加后水冷器节省111.9米2，蒸发空冷器的占地面积是干式空冷器加后水冷器的36.4%。
表表—9. —9. 抚顺石化公司石油一厂酮苯脱蜡装置过热抚顺石化公司石油一厂酮苯脱蜡装置过热氨气冷凝器选型方案比较表氨气冷凝器选型方案比较表 设备名称设备型号数量设备总重（吨）设备造价（万元）设备操作费用（万元/年）设备占地面积（米2）水耗（吨/小时）能耗（千瓦）合计（万元/年）干式空冷器GP9×34片/2跨23.35×2=46.783.340.08838.72112.6湿式空冷器SL9×320片/10跨25.87×10=258.746.2×10=4622×10=20450241.2558.1蒸发空冷器ZP9×35台45.6×5=22884.4×5=4222.4×5=1260×5=300157.92202.3 说明：1. 干式空冷器和湿式空冷器的重量和造价包括其配套的构架、风机、管束；2. 蒸发空冷器和湿式空冷器的水耗指的是其消耗的软化水量；3. 设备开工率按8000小时/年，电费按0.55元/度，软化水费按2.7元/吨；4. 从表中数据可以看出，蒸发空冷器的总投资比干式空冷器加湿式空冷器低123.34万元，蒸发空冷器的总投资是干式空冷器加湿式空冷器的 77.4%；蒸发空冷器的总操作费用比干式空冷器加湿式空冷器低122万元/年，蒸发空冷器的总操作费用是干式空冷器加湿式空冷器的56.4%； 蒸发空冷器的占地面积比干式空冷器加湿式空冷器节省468.4米2，蒸发空冷器的占地面积是干式空冷器加湿式空冷器的30.2%。
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