空冷器在密闭循环水系统中的应用

于玲红 孔丽娜

摘 要：空冷器的主要作用是对被冷却介质进行换热，在整个换热过程之中，它会将空气作为冷却剂，由于其节能环保的特点，被广泛地运用于各项工业系统之中。相比于水冷器，空冷器有着诸多的优点，但也存在着一定的弊端。本文主要针对空冷器在密闭循环水系统中的应用进行研究与分析。

关键词：空冷器；密闭循环水系统；应用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.054

1 空冷器特点分析

1.1 空冷器的优势

目前状况下，空冷器已经被广泛运用于各项工业项目之中，这主要是因为空冷器有着自身独特的优势，主要表现在如下几个方面：

（1）能源消耗小：在空冷器运行的过程之中，主要是利用金属散热管束来实现对于水与环境空气之间的热交换，在这一过程之中并不会发生水的蒸发，从理论上来说并不存在水的消耗，因此空冷器有著很强的节水性能。除此之外，空冷器结构中主要的用电设备为风机，而风机耗电量相对较小，因此空冷器也具有较强的节电性能。

（2）占地面积小：对空冷器而言，其冷却效果与距离地面的高度呈现出一定的正比例关系，即空冷器距离地面高度越大，所发挥的冷却效果越好。因此，在对空冷器进行设置时都会运用到其它建筑物将其抬高，这样一来，它所占用的面积就能够得到很大程度上的减小。

（3）环保性高：相比于水冷器，空冷器在其基础之上对外部设施进行了一定程度的简化，如此一来，排污源也得到了有效的控制，因此空冷器具有较高的环保性。

（4）使用年限长：碳钢材质的水冷器，一般情况下使用年限为4年；相比于水冷器，空冷器在管内对系统水加防腐药剂，管外空气对管的腐蚀速度较水对管的腐蚀速度小，因此具有较长的寿命，效益也相对较好。除此之外，由于空冷器没有外部设施，不需要专人看管，易发现渗漏故障点，渗漏对主系统无大影响等许多优点，因此较水冷器更便于管理。

1.2 空冷器的劣势

然而，空冷器也存在着固有的弊端，主要表现在两个方面：一方面，空冷器投资较大，相比于水冷器，空冷器设备占用的空间较大，且重量也更大，这主要是因为空冷器的传热系数比水冷器低，因此空冷器的投资成本也更大；另一方面，空冷器的适应性较差，会受到温度等一些因素的影响，并不是在所有场合都能够使用空冷器。

1.3 综合评价

水冷器与空冷器都能够满足系统工艺的需求，但相比于水冷器，空冷器有着更为明显的优势，其节能环保、效益高、占地面积小的优点也更能适应工业现代化的发展。除此之外，水冷器对主系统进行换热的副系统形成一个非密闭供水单元，这在一定程度上削弱了密闭循环的优点。综上所述，尽管当前状况下空冷器的发展还不是十分完善与成熟，但凭借着自身的优势以及不断的发展，空冷器会具有广阔的前景。

2 空冷器在密闭循环水系统中的应用分析

2.1 解决振动问题

对于空冷器而言，其材质主要为钢结构，在这种情况之下会与风机形成刚性传动，进而出现较为严重的振动现象，这会在一定程度上威胁到空冷器在系统之中的正常运行。在实际的运行过程中，较常出现的故障主要有风筒网罩断裂、螺栓脱扣等，而在这些故障之中，风机出现故障的频率最高。针对这一情况，可以在电动机底座安装相应的减震装置，并将原先的刚性传动改为柔性传动，这样一来，就能够在一定程度上对振动起到缓解作用，从而降低故障发生的频次。

2.2 结构设计改进

从空冷器的组成结构上来看，其换热部分较为复杂，主要是由28片管束共同组成，而每一片管束则是由92根翅管组成。如此多的管束组合成一个整体的结构，如果某一根管束出现问题，就很有可能对整体结构造成影响。一般情况下，如果单管出现了问题，需要对其进行一定程度的补焊操作，而完成这一操作就必须破坏翅片。因此，这种单个管束框架排列结构的空冷器在设计上是存在着一定的缺陷的，为此我们对设计结构做出了一定的改进，即用组合管束代替原先多个单个管束，既能保证空冷器的正常运行，同时又为检修工作提供了便利。

2.3 特殊环境运行

空冷器的冷却效果十分优良，即便夏天温度较高，空冷器也能发挥出很好的效果。然而如果在冬天当高炉出现修风时，工艺要求水系统须保持一定的温度，针对这种情况我们采用加联通、放空部分管束等手段来对系统内的温度进行一定程度上的提高，但是这种操作方法较为繁琐，经过分析与研究，对原先的操作方法进行了改进，在管束放空时，利用压缩空气对其进行吹扫，效果较好。除此之外，放空后的管束内壁与大气直接接触，当再次投用时，必然要将一些脏物带入系统，因此对停用保护装置进行了设置。在实际的运行过程中，常常会对部分管束进行放空处理，一方面是为了对问题进行调节，另一方面在冬天也起到了一定的防冻作用。对部分管束进行放空操作，能够对未放空管束内的单翅管水流速进行一定程度的提高，如此一来冷却的温差就会得到相应的降低，起到防冻的作用。

2.4 优化排气问题

密闭循环水系统突出在“密闭”二字，因为一旦有空气进入到密闭循环水系统中，会对系统的运行造成不良的影响，一方面会影响到循环水运行冷却效果，另一方面也会对防腐膜造成一定程度的破坏，进而对系统压力造成影响。因此优化系统的排气问题十分重要。在整个系统之中，液体中存在的气体总是向高处浮升，基于这一方面的考虑，在系统中设置了相应的放气装置，经过一短时间的观察与研究，取得了很不错的效果。

3 结束语

本文主要针对空冷器在密闭循环水系统中的应用进行研究与分析。首先对比水冷器与空冷器的优劣势进行了一定程度上的阐述，说明了空冷器在能源消耗小、占地面积小、环保性高以及使用年限长等方面的优势，也指出了投资成本大与适应性差的弊端。然后在这基础之上从解决振动问题、结构设计改进、特殊环境运行以及优化排气问题四个方面分析了空冷器在密闭循环水系统中的具体应用。

参考文献：

[1]晏芙蓉.表面蒸发空冷器实验装置控制系统的设计及优化研究[D].武汉工程大学，2017.

[2]赵志祥，张铱鈖，蔡业彬.水膜式蒸发冷凝器管外液膜分布的三维数值模拟[J].流体机械，2017（05）.