CN104677145A

CN104677145A - 翅片冷却器

Info

Publication number: CN104677145A
Application number: CN201310609897.3A
Authority: CN
Inventors: 陈建华; 安立群
Original assignee: Siping City Teng Great Heat Transmission Equipment Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Siping City Teng Great Heat Transmission Equipment Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2013-11-27
Filing date: 2013-11-27
Publication date: 2015-06-03

Abstract

本发明涉及一种翅片冷却器。该冷却器，包括壳体，所述壳体分为进气部分、出气部分和换热部分，进气部分端部和出气部分端部各设有空气进口和空气出口，壳体的换热部分横向设有翅片管，所述翅片管两端与管板焊接，翅片管与管板焊接处设有水盒，所述水盒通过连管相连通；本发明所述冷却器可以冷却温度为129摄氏度、压强为0.25MPa的压缩空气。由于压缩气体与流体垂直错流设计，所以冷却效果更好。

Description

翅片冷却器

技术领域

本发明涉及一种冷却器，具体地说是一种翅片冷却器。

背景技术

冷却器应用领域很多，适用范围极其广泛，作用重大。在粮食深加工企业或制药行业，都需要用冷却器将空气冷却，而且要保持空气洁净。以前都使用固定管板式换热器，采用光管作为换热主要元件，由于体积大，占地空间较大，而且一台不能解决换热需要，所以，投资费用增加，并且还经常出现管头开裂现象，造成水侧渗入气侧，使洁净的气体得到污染，致使下道工序不能使用，影响生产，造成损失。现在也有一些带翅片管的冷却器，这种冷却器只适合冷却温度在一百度左右、几千帕的压缩空气，而对于高温高压的气体冷却问题一真没有更好办法，这种情况下就急需一种针对高温高压气体，且冷却效果好、体积小、投资少的冷却器。

发明内容

本发明的目的是要提供一种设备体积小，冷却效果好、可以冷却高温高压的压缩空气的翅片式冷却器。

本发明的目的是这样实现的，

翅片冷却器，包括壳体，所述壳体分为进气部分、出气部分和换热部分，进气部分端部和出气部分端部各设有空气进口和空气出口，壳体的换热部分横向设有翅片管，所述翅片管两端与管板焊接，翅片管与管板焊接处设有水盒，所述水盒通过连管相连通；

所述壳体的进气部分和出气部分为棱台形状。

本发明具有以下优点：

1、本申请所述冷却器可以冷却温度为129度、压强为0.25MPa的压缩空气。

2、由于压缩气体与流体垂直错流设计，所以冷却效果更好。

3、换热系数高，可节省换热面积，减少设备一次投资；

4、在结构参数一定情况下，换热系数和压降都随流速增大而增大，翅片管束的换热系数与质量流速的0.718次方成正比，而压力降与质量流速的1.684次方成正比。

5、当用户对压力降有很苛刻的要求时，如果要是整个翅片管换热设备的压降控制在100Pa以内时，这时采取的措施是：首先扩大迎风面积，减少迎风面风速；第二是扩大管间距，尽一步减少最窄截面处的质量流速，但是，这时的换热面积大，换热系数低，要找一个最佳的匹配点为宜。

6、当用户对压力降没有明确要求时，或要求较宽松时，可以选择较大质

量流速，是结构更紧凑，换热系数更高。降低设备投资。

附图说明

图1为本发明所示冷却器的主视图。

图2是本发明所示冷却器的俯视图。

图3是本发明所示冷却器的左视图。

具体实施方式

本申请所述冷却器，包括壳体1、翅片管2、管板3、水盒4、接管、法兰等部件组成。所述壳体1分为三部分，即进气部分11、出气部分12和换热部分13，所述进气部分11和出气部分12可以设计成棱台形状，最好是四棱台结构。进气部分11端设有空气进口14，出气部分12端设有空气出口15，壳体1的换热部分横向设有翅片管2，所述翅片管2两端与管板3焊接，翅片管2与管板3焊接处设有水盒4，所述水盒4通过连管5相连通，连管5两端由接管法兰组成两个口腔，一个为水的进口51，另一个为水的出口52。冷却器底部用厚壁管作为支腿6焊接。由于压缩气体与流体垂直错流设计，所以冷却效果更好。

下面对本申请所述冷却器各部件进行详细叙述：

1、换热管：主要是利用翅片管换热元件，在空气冷却方面的独特优势，外加上整体复合式翅片管，无间隙，传热效果好等特点，经久耐用，占地面积少，设备成本低，能够得到广泛推广和使用。和其他换热设备相比：具有以下优点：

1.1换热系数高，可节省换热面积，减少设备一次投资；

1.2在结构参数一定情况下，换热系数和压降都随流速增大而增大，翅片

管束的换热系数与质量流速的0.718次方成正比，而压力降与质量流速的1.684次方成正比。

1.3当用户对压力降有很苛刻的要求时，如果要是整个翅片管换热设备的压降控制在100Pa以内时，这时采取的措施是：首先扩大迎风面积，减少迎风面风速；第二是扩大管间距，尽一步减少最窄截面处的质量流速，但是，这时的换热面积大，换热系数低，要找一个最佳的匹配点为宜。

1.4 当用户对压力降没有明确要求时，或要求较宽松时，可以选择较大质

量流速，是结构更紧凑，换热系数更高。降低设备投资。

2、管板：使用容器用板，材质为Q345R板，利用数控加工钻孔，保

证加工质量，便于装配、焊接。

3、水盒：采用GB8163无缝管标准，作为集水盒材料，按照焊接

工艺要求进行焊接。保证制造质量要求。

4、壳体：采用材质为Q345R板，作为箱体原件，按照焊接工艺要求

进行焊接。保证制造质量要求。

5、接管：采用GB8163无缝管标准，按照焊接工艺要求进行焊接。

保证制造质量要求。

6、法兰：采用HG20592欧洲体系法兰标准，满足设备要求。

7、其它：采用碳钢材料制作。符合容器制造要求。

技术原理

此台设备是利用翅片式换热管作为主要换热元件，因为翅片管外侧走洁净的空气，传热系数比较低；管内走循环水，传热系数比较高，所以最理想的换热元件为翅片管，这样发挥了翅片管的换热性能。大大提高了传热系数。

1、技术依据

已知条件：空气流量500m³/min,空气温度120-125℃、空气压力≤0.25Mpa，当环境温度≤30℃时，进水温度≤28℃时，空气出气温度要求≤40℃，冷却水用量45 m³/h，冷却水出水温度不得低于50℃。

当环境温度在35℃时，进水温度≤32℃时，空气出气温度要求≤43℃/冷却水用量65 m³/h，冷却水出水温度不得低于48℃。压力损失≤0.002Mpa。

2、计算如下：

1）、总的热负荷Q（空气的比热cp=0.24kcae/㎏.℃·p=1.29㎏/ m³）

Q=500*60*0.24*(125-38)*1.29*1.163=939769

2.计算对数平均温差△tm

△tm=33.3℃

3）、计算传热面积

令K=25W/㎡·℃

F=Q/(K·△tm·β)

=939769/(25*33.3℃*0.8)

=1411㎡

实际选用：2*74*1.7*6=1560㎡

（1560-1411）/1411=10%

裕度为10%

4）、阻力计算△P

ΔP=0.521V1.504*N

V=500*60/（2*1.5*3600）

=2.8m/s

ΔP=0.521*(2.8)^1.504*6*3

=44.12(H₂O)

取系数1.5

ΔP=44.12*1.5=66.18(H₂O)

=662Pa 。

本产品的开发，解决了以往空冷器式管式换热器的一些缺点，降低了设备的投资成本，更好的服务于此项工艺要求。更方便、更快捷的实现换热。而且有更广泛的市场需求。是一项值得开发以及应用的产品。此设备换热的主要元件是翅片管，增大换热面积，提高传热系数，缩小了设备体积，同时换热管也得到极大缩短，避免了因热胀冷缩产生的焊口开裂现象，杜绝了洁净能源气体的污染，保证了生产的顺利进行。推广强化翅片管技术的应用，关键是有效利用新技术、设计开发新产品、实现能源有效利用；对于翅片管传热系数的研究，对翅片管外一侧介质是空气的，由于传热系数小，因此将换热管强化增大面积，提高换热效果，对于管内一侧是液体的，相对传热系数高，做到优化设计，合理的结构，就得设计开发一种替代产品----翅片管冷却器，满足需方工艺要求。本冷却器增大换热面积，适合于两种介质为：一侧是气体，另一侧是液体的，两侧换热系数相差极大的冷却工况条件。同时还能缩小设备体积、降低一次设备投资成本、解决换热管因管头焊接在受热膨胀的渗透现象，保证下道工序使用到合格的气源；从根本上解决了以前老式的固定管板式换热器存在的弊端。此设备首次成功应用在柠檬酸生产线上，气源流量为500立方米/分钟，由德国进口的往复式压缩机经过压缩后，产生一定温度气体，其温度达到130度左右，通过本申请所述冷却器将其温度降到50度左右，同时湿度不偏高，不影响下道工序发酵。

Claims

1.一种翅片冷却器，其特征在于：包括壳体，所述壳体分为进气部分、出气部分和换热部分，进气部分端部和出气部分端部各设有空气进口和空气出口，壳体的换热部分横向设有翅片管，所述翅片管两端与管板焊接，翅片管与管板焊接处设有水盒，所述水盒通过连管相连通。

2.根据权利要求1所述的一种翅片冷却器，其特征在于：所述壳体的进气部分和出气部分为棱台形状。