蒸发冷却器的工作原理
蒸发冷却器的典型结构与工艺流程如图 1 所示。其主要特点是利用管外水膜的蒸发强化管外传热,其工作过程是用泵将设备下部水池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,由分配器将冷却水向下喷淋到传热管表面,使管外表面形成连续均匀的薄水膜;同时用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,横掠水平放置的传热管管束。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,管外表面水膜的迅速蒸发吸收了大量的热量,强化了管外传热。
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1 风机(内含挡水器) 2 喷淋系统 3 管束 4 上水管 5 循环水泵 6 构架水箱
图1 蒸发冷却器结构简图 |
由于水具有较高的汽化潜热 ( 水在一个大气压下的汽化潜热为 570kcal/kg) ,因此管外表面水膜的蒸发大大地强化了管外传热,使设备总体传热效率明显提高。管外表面水膜的蒸发使得空气穿过换热管管束后湿度增加而接近饱和,风机将饱和湿空气从管束中抽出并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排入大气中。由于风机位于设备上部向上抽吸空气,从而在风机下部空间形成负压区域,加速了管外表面水膜的蒸发,有利于强化管外传热。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,喷淋水则由上往下流动,水、空气与工艺介质为交叉错流,水与空气为逆流。这样一来从流程布置上也强化了传热传质过程。
从结构上看,蒸发冷却器的最大特点是将冷却塔和板式换热器合为一体,省去了单独的循环水冷却系统,减少了设备占地面积,同时改变了传热方式,这样大大降低了冷却水水量及循环泵的功率,节约了能耗,再加上它的冷却水自身在设备中循环使用,水的蒸发耗量较低,使其操作费用随之降低。
蒸发冷却器的适用范围
蒸发冷却器适用于冶金行业的炼铁厂高炉软水闭路循环,炼钢厂的加热炉、结晶器、氧枪等装置的冷却水系统,轧钢厂、焦化厂的冷却水系统,鼓风机、电机、轧钢机等设备的冷却水系统;电力行业的汽轮机的猫爪、主汽门、中联门、水泵座,水泵轴承、风机轴承、发电机、电动机等需冷却的装置或设备;冷冻厂、食品厂、啤酒厂的氨气冷凝、空调系统的冷凝器冷却水系统;炼油化工厂的低温位油品冷却、各种塔顶油气的冷凝冷却、蒸气及其它工艺介质的冷凝(冷却)。在当前全国水资源及能源紧张,大力提倡节能、节水的情况下,在冶金、电力、炼油、化工、制冷、轻工等能耗、水耗较大的行业,大力推广蒸发冷却器具有十分重要的经济意义和巨大的社会效益。
蒸发冷却器的优点
蒸发冷却器是一种将水冷与空冷、传热与传质过程融为一体且兼有两者之长的高效冷却设备,是利用水膜的蒸发强化传热,它的最大特点是将板式换热器(管式换热器)+循环水泵+冷却塔+水池合为一体,省去了单独的二次水冷却系统。成功地解决了板式换热器运行成本高、空气冷却器夏天温度降不下来等问题,并以其结构紧凑、传热效率高、投资省、运行费用低、安装维护方便等优点;广泛应用于炼铁、炼钢、鼓风机、等软水密闭循环冷却系统,以其高效节能的优势迅速得到推广应用,是目前软水密闭循环最佳的冷却设备,已获得中国国家专利。
蒸发冷却器的设计选型
蒸发冷却器的型号为 ZP ,宽度一般为 3m ,长度有 15m 、 12m 、 9m 、 6m 、 3m ,换热面积需经复杂的工艺计算后确定,可根据用户场地的大小进行灵活的布置,在用户提供了必要的工艺条件后,我们将及时为用户提供蒸发冷却器的工艺设计、选型、施工图设计和设备制造一条龙服务,并承担工艺性能保证,产品售后服务。
(备注:本产品为非标设备,详细的产品形状、供货范围以技术协议及供货合同为准)
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蒸发冷却器设计条件:
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介 质 名 称 |
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介 质 组 成 |
(w%): |
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流 量 |
(Kg/h): |
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入 口 压 力 |
(MPa): |
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允 许 压 降 |
(MPa): |
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进/出口温度 |
(℃): |
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密 度 |
(Kg/m 3): |
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比 热 |
(KJ/Kg·℃): |
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导 热 系 数 |
(W/m·k): |
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动 力 粘 度 |
(Pa·s): | |
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使用地区的环境条件: |
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最热月的月平均最高气温 |
(℃): |
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最冷月的月平均最低气温 |
(℃): |
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极 端 最 低 气 温 |
(℃): |
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最热月的月平均相对湿度 |
(%): |
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冬 季 平 均 相 对 湿度 |
(%): |
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海 拔 高 度 |
(m): |
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湿 球 温 度 |
(℃): |  |
几种典型冷却方式比较
蒸发冷却器 |
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该工艺流程如图所示,工艺介质通过蒸发冷却器把热量传给管束外的水膜,水膜迅速蒸发带走热量,蒸发后的湿空气由上方的风机抽走,并由下面再进来新的冷空气,如此循环。 该系统是利用管外水膜蒸发带走热量,因此大大强化了传热,该设备的冷却水系统在设备上自身循环,只需接上补水管即可。该冷却方式具有占地面积小、冷却效果好、操作稳定、运行成本低、安装费用低、维护方便、维修简单等特点。 | |
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空气冷却器 |
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该工艺流程如图所示,工艺介质通过空气冷却器管束把热量传给翅片管外的空气,热空气通过上方的风机抽走,再从侧面进入新的冷空气进行循环。 该冷却方式的优点是:无需冷却水、运行成本低,特别适用于缺水地区。其缺点是:一次性投资大、夏季无法把工艺介质冷却到48 ℃以下(一般冷却到50 ℃以上采用该方式较好)、在北方防冻效果差。 |
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换热器+泵+冷却塔 |
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该工艺流程如图所示,工艺介质通过换热器把热量传递给冷却水,受热后的冷却水通过水泵输送到冷却塔上,通过空气把水温降下来,再把冷却水送回换热器,如此循环。 该冷却方式所需冷却水通常是被冷却工艺介质流量的1.25倍以上,故所需水量较大,水泵功率也增大,冷却水消耗较多。 该系统比较复杂性,它由换热器、泵站、冷却塔、水池、辅助件(如阀门、连接管件等)组成,故占地面积大、安装费用高、维护工作量大、运行成本高。若换热器采用的是板式换热器,则承压能力低、易泄露、易堵塞,并需定时更换密封胶条。 | |
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