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1、空分设备的换热一、 换热的设备按原理分类，可分为三类:1、 混合式换热：冷热流体通过直接接触进行热量互换，故亦称直接 接触式换热器。空分中水冷塔、空冷塔就属于这种类型。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)在将气量取出。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进行的。间壁式换热器按其传热面的构造又分为:管式换热器、板式换热器、板翅式换热器及特殊型换热器。二、 传热的基本方式热量从高温物体向低温物体传递有三种基本方式:即传导、对流、辐射。1、 传导传热热传导亦称导热,是直接接触
2、物体各部分之间的传热现象。 在液体和固体中热量的转移时依托分子的碰撞。 固体金属重要依托自由电子的运动。 气体则重要依托分子的不规则运营。2、 对流传热由于流体(液体或气体）自身流动，将热量从流体一部分传递到另一部分的现象称为对流传热。其热量是依托流体流动的位移而进行的。3、 辐射传热辐射是指热量不借任何介质传递,而直接由热源以电磁波形式辐射出来被另一物体部分或所有吸取而转变为热能。三、 板翅式换热器板翅式换热器是一种全铝金属构造新型组合式间壁换热器。它构造紧凑,平均温差很小，在单位体积内的传热面积很大,传热效率高达8%99%，同步使有色金属的消耗为零。并且启动快，实属高效新型换热器。1、 板
3、翅式换热器的构造板翅式换热器的板夹基本构造。如图：它由隔板、板片、封条三部分构成。板片的机构形式有：光直性版板片、锯齿形板片、多孔性板片。板夹要构成一种实际的换热器(叫一种单元），还需要封条位置的布置。四、 冷凝蒸发器冷凝蒸发器是联系上下塔的重要换热设备。（是产生相变的热换热设备)。常用的有板式和管式两种。它是由板式单元组合成的全铝构造容器。五、 氮水预冷器氮水预冷器安装在保冷箱外是常温换热器。它的作用是运用污氮氮水的不饱和度冷却水,而后通过水在冷却加工空气体,即减少加工空气的温度,同步减少加工空气饱和含水量。另一方面,在空气冷却塔中，空气和水直接接触,即换热又受到洗涤，可以清除空气中的灰尘，
4、溶解某些有腐蚀性的杂质气体，如HS、O、3等,可避免板翅式可逆式换热器全铝合金材质的腐蚀，延长使用寿命。由于空气容积较大,对加工空气还起到缓冲作用，使空压机切换时不适宜超压。饱和空气中水分含量只取决于温度,因此空气虽然通过的喷淋，但温度减少了,因此水分含量不是增长而是减少。这对分子筛吸附及其重要。一般分子筛纯化器吸附规定是加工空气入纯化器的温度为10,为此，空冷塔采用两级喷淋,一级为常温水,二级为喷淋用冷冻水,其水温为5左右。常温水经氟利昂制冷机冷却而成为冷冻水。影响氮水预冷器减少温效影响因素有诸多。诸如:喷淋水量、喷淋设备构造、筛板孔径板数或者填料选择等。三、 传热传质原理及设备一、 概述1
5、、 热量传递的条件和方向但凡不同物体之间或同一物体不同部位存在温差(即1t20)就有热传递，而热量传递总是自由的由高温物体传向低温物体。从上述得出结论：“凡有温差存在，就有热量传递”。2、 换热器的分类工业上但凡热量由热流体传递给第六题的设备称作热互换，简称换热器。热互换的分类有诸多措施。如按使用目的进行分类,可分为冷却器、加热器、蒸发器、冷凝器等 按构造分：可分为管壳式散热器（它又分为列管式、盘管式、套管式)和板式换热器(它又分为板翅式、板片式、螺旋板式)。按材料分：可分为金属换热器（它又分为铜、铝、钢）和非金属换热器(它又分为玻璃、陶瓷、塑料、石墨等)。空分设备按工作原理可分为:间壁式换热
6、器、蓄热式换热器和混合式换热器三大类。3、 低温换热器的特点 传热过程多数在小温差下进行。 规定流动阻力小。 气体温度接近饱和线时，物理性质变化较大,应采用积平均温差来计算传热温差，以提高计算精度。 低温换热器所用材料规定在低温下有良好的机械能力。 低温换热器应构造紧凑、体积小、质量小。 换热器跑冷损失直接影响设备状况,因此应采用有效保冷措施。二、 液体流动与对流放热1、 液体流动状态液体有两种不同流动状态层流和紊流。 层流流体在管道内流动时,流体的平均速度不大，各流体微团彼此平行的分层流动,互不干扰混杂。层流时，流体速度沿管道直径是抛物线分布,管中心速度最大,沿曲线渐进管壁侧速度较小,直至为
7、零,其平均速度为中心速度一半。 紊流随着流体平均速度增长到足够大时，各流体微团发生强烈的混合和掺杂,不仅沿着主流方向流动,并且尚有垂直于主流方向的运动。2、 影响对流放热因素 强制对流还是自然对流。 流体有无相变。 层流与紊流。 流体与壁面的相对位置。 流体特性。3、 换热器的流动阻力由于流体粘性,流体流动时必须克服流体与壁面粘性力的作用,会产生压力差，称为压力损失。压力损失由消耗动力的压缩机或泵的压力予以补偿。压力损失的大小是设计和衡量换热器性能的重要指标之一。压力损失大小与流体状态、管径和流路长短有关。压力损失增长将导致上、下塔压力增高,最后使能耗增长。压力损失有两种:沿程压力损失(沿程阻
8、力）和局部压力损失（局部阻力)。4、 板翅式换热器的特点 传热效率高。传热系数比管壳式换热器高。 构造紧凑、单位体积换热面积是管壳式换热器的5倍以上,最大可达几十倍。 轻巧、牢固。 适应性大，可适应于多种介质的互换。 经济性好。由于构造紧凑，铝材轻，减少了设备投资费用。 流道易堵塞，维修困难,因此介质规定清洁、干净。.1、板式换热器的构造 换热器的基本元件板式芯体有翅片、导流片、封条、隔板和侧板构成。在相邻两隔板之间放置翅片,导流片和封条构成一通道。隔板:重要用于传递热量和把介质分隔开来,也是承压重要元件。压力越高，隔板越厚。(.82mm).封条:在四周起密封支撑作用。导流片：起流体的分派与汇
9、集作用。侧板:是换热器最外侧平板,重要起保护作用和便于换热器支架和焊接。（5mm).翅片:是换热器最基本单元件，换热器的传热重要依托翅片完毕,同步承当两隔板之间支撑作用。5、 自洁式过滤器 自洁式过滤器由高校过滤筒、之氏管、自洁专用喷头、反吹系统、控制系统、净气室和出风口、框架等构成。过滤过程：在压缩机吸气负压作用下，吸入周边的环境空气。当空气穿过高效过滤筒时,粉尘由于重力、静电和接触等被阻留在滤筒外表面,净化空气进入气室，然后经出风管出。自洁过程：当电脑发出指令，电磁阀启动并驱动隔阂阀,瞬时释放一股压力为0M的脉冲气流，经专用喷头整流喷出，文氏管卷吸、密封、膨胀从滤筒内均匀向外侧冲击,将积聚
10、在滤筒表面的粉尘吸落，自洁过程完毕。清灰控制有中方式：(1)定期定位,可任意设定间隔时间和自洁时间;（)差压自洁:当差压超过指标时，进入自动持续自洁。(3)手动自洁：当电控箱不工作或粉尘较多时,可采用手动自洁。反吹过程是间断的，每次仅组处在自洁状态,其他仍在工作,因此具有在线自洁功能以保证持续工作。自洁式过滤器核心是部件过滤筒,采用高效防水、过滤低，经特殊工艺生产而成。自带前置过滤网,避免柳絮、树叶、废纸飞入,延长滤筒使用寿命。自洁式空气过滤器长处: 过滤阻力小 过滤效率高 适应性广 占地面积小 耗气小 构造简朴 防腐性能好 平常维护工作量小(约两年左右更换滤筒，更换滤筒不需要停机)三、 空气
11、预冷系统1、 流程：压缩后的高温空气进入空气冷却塔下部,由下向上穿过空气冷却塔的传质传热单元，依次与常温水泵和冷却水泵进行逆流接触而进行传质传热以达到冷却空气的目的，并除去大部分水溶性有害物质，如：N3、HCl、SO2、NO2等。常温水由外界供应,冷却水由冷却塔供应。污氮气从水冷却塔底部进入,与水冷塔顶部进入的常温水充足接触,经热质互换，污氮气被增湿至接近饱和状态排入大气。于此同步,从水冷却塔顶部进入的常温水,被逆流而上的污氮气冷却,并因部分蒸发、大量的气化潜热被带走而降温,从水冷塔底部配出经低温水泵升压后，成为空气冷却塔上部的冷却水。设立冷水机组时，出空气冷却塔的空气温度可达,不设冷水机组时
12、，出空气冷却塔空气温度的高下重要取决于供水冷却塔氮气量的多少盒季节变化后的外界供水温度,一般在1之间。带冷水机组的空气预冷系统，在富余氮气量较少或者水质条件差的状况下应采用此流程。该流程在空气冷却塔中设立中心筒构造，上部分水在中心筒汇集后去水冷却塔形成封闭循环。长处:这种中部回水流程有助于避免空气冷却塔上段的填料及布水管喷淋孔结垢、对延长冷水机组使用寿命,减少空气冷却塔下段的喷淋强度负荷也有一定的好处。缺陷：设立中部回水装置,使空气冷却塔高度增长2m左右,还需相应增长中心筒液体低位报警控制器以及低温冷却水系统补水阀。2、 工作原理：空分设备的进气温度取决于季节、气候、安装地点和进入空分设备之前
13、对空气的预冷限度。进气温度升高使得:（1）等温节流效应下降,膨胀空气量增大,产品能耗增长;()主热互换器的负荷增大;(3）空气净化系统设备的工作条件恶化；()空气中的含水量大大增长。因此采用减少空分设备进气温度,在技术和经济上都是合理的。该系统由空气冷却塔、水冷却塔、水泵三部分构成。由冷箱内的返流污氮气(或氮气)，除满足分子筛纯化再生所需要的一部分外，其他均从水冷却塔下部进入，由下向上穿过水冷却塔的塔板或填料层，与向下喷淋的水进行热质互换。由于污氮(氮气)相应于本地温度是不饱和的,因此有一部分水蒸发形成水蒸汽进入污氮中(氮气),水蒸发时吸取大量潜热以及水与污氮(氮气)之间的热互换，使得水得到冷
14、却。被冷却的水由水泵压送到空气冷却塔的顶部。水泵所需要的压头一是用来克服空气冷却塔与水冷塔之间的压差；二是用来克服水冷却塔底部到空气冷却塔顶部所需要的位差。在空气冷却塔中,由空压机来的压缩空气,进入空气冷却塔底部，由下向上穿过塔板和调料层。在这些气、液接触而上,压缩空气与逆流喷淋的冷却水进行热质互换,空气温度减少，空气中的水分含量减少。水蒸汽凝结成水后加入冷却水中。因此在空气冷却塔中，空气从下到上，温度减少,含水量减少；从上到下，温度升高,水量增长。而在水冷塔中，污氮(氮气)从下到上，温度升高，含水量增大;水从上到下温度减少，水量减少。影响水冷却塔降温效果的因素有诸多的。如：喷淋水量，喷淋设备构造及填料传热传质的效率等等，但其中最核心的因素是水气比,即喷淋水量与气体流量比值。由于污氮(氮气)中的饱和含水量有一定的限度的。因此在水冷却塔中水温可以减少的限度，一方面取决于水气比。如果忽视了这个基本原理，对水冷却塔的喷淋水量不加节制,其成果是大大减少了水冷却塔的冷却效果。水冷却塔和空气冷却塔的冷端温差与喷淋关系:ts1612 空气冷却塔84 0-4 0.25 0.5 075 1 1.25 15 W/(03m3/3)t/s 4 -4 水冷却塔- -12 -16 .25.5 0.75 1 .25
