于玲紅 孔麗娜
摘 要:空冷器的主要作用是對被冷卻介質(zhì)進行換熱,在整個換熱過程之中,它會將空氣作為冷卻劑,由于其節(jié)能環(huán)保的特點,被廣泛地運用于各項工業(yè)系統(tǒng)之中。相比于水冷器,空冷器有著諸多的優(yōu)點,但也存在著一定的弊端。本文主要針對空冷器在密閉循環(huán)水系統(tǒng)中的應用進行研究與分析。
關(guān)鍵詞:空冷器;密閉循環(huán)水系統(tǒng);應用
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.054
1 空冷器特點分析
1.1 空冷器的優(yōu)勢
目前狀況下,空冷器已經(jīng)被廣泛運用于各項工業(yè)項目之中,這主要是因為空冷器有著自身獨特的優(yōu)勢,主要表現(xiàn)在如下幾個方面:
(1)能源消耗小:在空冷器運行的過程之中,主要是利用金屬散熱管束來實現(xiàn)對于水與環(huán)境空氣之間的熱交換,在這一過程之中并不會發(fā)生水的蒸發(fā),從理論上來說并不存在水的消耗,因此空冷器有著很強的節(jié)水性能。除此之外,空冷器結(jié)構(gòu)中主要的用電設(shè)備為風機,而風機耗電量相對較小,因此空冷器也具有較強的節(jié)電性能。
(2)占地面積?。簩绽淦鞫裕淅鋮s效果與距離地面的高度呈現(xiàn)出一定的正比例關(guān)系,即空冷器距離地面高度越大,所發(fā)揮的冷卻效果越好。因此,在對空冷器進行設(shè)置時都會運用到其它建筑物將其抬高,這樣一來,它所占用的面積就能夠得到很大程度上的減小。
(3)環(huán)保性高:相比于水冷器,空冷器在其基礎(chǔ)之上對外部設(shè)施進行了一定程度的簡化,如此一來,排污源也得到了有效的控制,因此空冷器具有較高的環(huán)保性。
(4)使用年限長:碳鋼材質(zhì)的水冷器,一般情況下使用年限為4年;相比于水冷器,空冷器在管內(nèi)對系統(tǒng)水加防腐藥劑,管外空氣對管的腐蝕速度較水對管的腐蝕速度小,因此具有較長的壽命,效益也相對較好。除此之外,由于空冷器沒有外部設(shè)施,不需要專人看管,易發(fā)現(xiàn)滲漏故障點,滲漏對主系統(tǒng)無大影響等許多優(yōu)點,因此較水冷器更便于管理。
1.2 空冷器的劣勢
然而,空冷器也存在著固有的弊端,主要表現(xiàn)在兩個方面:一方面,空冷器投資較大,相比于水冷器,空冷器設(shè)備占用的空間較大,且重量也更大,這主要是因為空冷器的傳熱系數(shù)比水冷器低,因此空冷器的投資成本也更大;另一方面,空冷器的適應性較差,會受到溫度等一些因素的影響,并不是在所有場合都能夠使用空冷器。
1.3 綜合評價
水冷器與空冷器都能夠滿足系統(tǒng)工藝的需求,但相比于水冷器,空冷器有著更為明顯的優(yōu)勢,其節(jié)能環(huán)保、效益高、占地面積小的優(yōu)點也更能適應工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展。除此之外,水冷器對主系統(tǒng)進行換熱的副系統(tǒng)形成一個非密閉供水單元,這在一定程度上削弱了密閉循環(huán)的優(yōu)點。綜上所述,盡管當前狀況下空冷器的發(fā)展還不是十分完善與成熟,但憑借著自身的優(yōu)勢以及不斷的發(fā)展,空冷器會具有廣闊的前景。
2 空冷器在密閉循環(huán)水系統(tǒng)中的應用分析
2.1 解決振動問題
對于空冷器而言,其材質(zhì)主要為鋼結(jié)構(gòu),在這種情況之下會與風機形成剛性傳動,進而出現(xiàn)較為嚴重的振動現(xiàn)象,這會在一定程度上威脅到空冷器在系統(tǒng)之中的正常運行。在實際的運行過程中,較常出現(xiàn)的故障主要有風筒網(wǎng)罩斷裂、螺栓脫扣等,而在這些故障之中,風機出現(xiàn)故障的頻率最高。針對這一情況,可以在電動機底座安裝相應的減震裝置,并將原先的剛性傳動改為柔性傳動,這樣一來,就能夠在一定程度上對振動起到緩解作用,從而降低故障發(fā)生的頻次。
2.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計改進
從空冷器的組成結(jié)構(gòu)上來看,其換熱部分較為復雜,主要是由28片管束共同組成,而每一片管束則是由92根翅管組成。如此多的管束組合成一個整體的結(jié)構(gòu),如果某一根管束出現(xiàn)問題,就很有可能對整體結(jié)構(gòu)造成影響。一般情況下,如果單管出現(xiàn)了問題,需要對其進行一定程度的補焊操作,而完成這一操作就必須破壞翅片。因此,這種單個管束框架排列結(jié)構(gòu)的空冷器在設(shè)計上是存在著一定的缺陷的,為此我們對設(shè)計結(jié)構(gòu)做出了一定的改進,即用組合管束代替原先多個單個管束,既能保證空冷器的正常運行,同時又為檢修工作提供了便利。
2.3 特殊環(huán)境運行
空冷器的冷卻效果十分優(yōu)良,即便夏天溫度較高,空冷器也能發(fā)揮出很好的效果。然而如果在冬天當高爐出現(xiàn)修風時,工藝要求水系統(tǒng)須保持一定的溫度,針對這種情況我們采用加聯(lián)通、放空部分管束等手段來對系統(tǒng)內(nèi)的溫度進行一定程度上的提高,但是這種操作方法較為繁瑣,經(jīng)過分析與研究,對原先的操作方法進行了改進,在管束放空時,利用壓縮空氣對其進行吹掃,效果較好。除此之外,放空后的管束內(nèi)壁與大氣直接接觸,當再次投用時,必然要將一些臟物帶入系統(tǒng),因此對停用保護裝置進行了設(shè)置。在實際的運行過程中,常常會對部分管束進行放空處理,一方面是為了對問題進行調(diào)節(jié),另一方面在冬天也起到了一定的防凍作用。對部分管束進行放空操作,能夠?qū)ξ捶趴展苁鴥?nèi)的單翅管水流速進行一定程度的提高,如此一來冷卻的溫差就會得到相應的降低,起到防凍的作用。
2.4 優(yōu)化排氣問題
密閉循環(huán)水系統(tǒng)突出在“密閉”二字,因為一旦有空氣進入到密閉循環(huán)水系統(tǒng)中,會對系統(tǒng)的運行造成不良的影響,一方面會影響到循環(huán)水運行冷卻效果,另一方面也會對防腐膜造成一定程度的破壞,進而對系統(tǒng)壓力造成影響。因此優(yōu)化系統(tǒng)的排氣問題十分重要。在整個系統(tǒng)之中,液體中存在的氣體總是向高處浮升,基于這一方面的考慮,在系統(tǒng)中設(shè)置了相應的放氣裝置,經(jīng)過一短時間的觀察與研究,取得了很不錯的效果。
3 結(jié)束語
本文主要針對空冷器在密閉循環(huán)水系統(tǒng)中的應用進行研究與分析。首先對比水冷器與空冷器的優(yōu)劣勢進行了一定程度上的闡述,說明了空冷器在能源消耗小、占地面積小、環(huán)保性高以及使用年限長等方面的優(yōu)勢,也指出了投資成本大與適應性差的弊端。然后在這基礎(chǔ)之上從解決振動問題、結(jié)構(gòu)設(shè)計改進、特殊環(huán)境運行以及優(yōu)化排氣問題四個方面分析了空冷器在密閉循環(huán)水系統(tǒng)中的具體應用。
參考文獻:
[1]晏芙蓉.表面蒸發(fā)空冷器實驗裝置控制系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化研究[D].武漢工程大學,2017.
[2]趙志祥,張銥鈖,蔡業(yè)彬.水膜式蒸發(fā)冷凝器管外液膜分布的三維數(shù)值模擬[J].流體機械,2017(05).