後冷卻器

後冷卻器有2種：水冷和空氣冷。因為水冷後的温度低，能除去更多的水，所以常用水冷後冷卻器。空冷後冷卻器用在水質硬或取水困難的地方。後冷卻器將幫助您來減少設備的維護時間和磨損。大小合適的後冷卻器可去掉剩餘下來的大部分水。安裝的管路要確保能捕獲殘存的冷凝水。在用氣要求高的地方，可再安裝一個5微米精度的過濾器/調壓閥/油霧器裝置來除去殘存的水。沒有後冷卻器，水蒸氣將在用氣點突然釋放成為液態水，管路里的水將影響動作、洗掉運動部件表面的油霧、腐蝕零件、甚至冰凍住運動部件。 後冷卻器將節約您的運行成本。壓縮空氣的温度越高，能除去的水蒸氣越少，就會導致頭痛的維修和費用支出。

後冷卻器的款式很多, 有板式、傘式、蛇管式等。雙管程、單殼程立式冷卻器。具有結構簡單緊湊、使用方便、造價便宜、實用可靠等優點 ^[1]  。

通常空氣與水換熱, 被冷卻的是空氣, 一般情況下都是空氣走管外。然而我們卻讓空氣走管內, 冷卻水走管外。這樣做, 有以下三方面考慮:

a.空氣和水換熱控制熱阻的是空氣一側, 要想提高總傳熱係數, 就必須提高空氣一側的傳熱膜係數。因此讓空氣走管內以便提高其流速, 從而實現提高空氣側的對流傳熱膜係數;

b.考慮到壓縮空氣將部分壓縮機油帶進去並與壓縮空氣中的水份混合形成了油污。空氣走管內, 便於在下封頭安裝排污閥進行排污;

c.壓縮空氣的壓強比冷卻水壓強高, 宜走管內, 以避免殼體受壓。

計算表明:若空氣走管外, 冷卻水走管內, 其它條件不變, 一台20m3/min(指壓縮機的出口風量)的冷卻器其總傳熱係數將從230〔W/(m2·℃)〕下降到193〔W/(m2·℃)〕, 減少了16 %, 換言之, 要達到同樣的冷卻效果, 換熱面積要從5.93m2 增加到7.07m2 , 增加19 % ^[2]  。

列管式換熱器通常都是採用φ25 ×2.5mm 及φ19 ×2mm 兩種規格的鋼管。通過經濟核算, 該後冷卻器管束採用了φ14 ×1mm 的紫銅管。

同樣一台出口風量為20m3/min的冷卻器管子採用鋼管時殼體直徑是325mm , 總造價約4325 元, 而採用銅管時殼體直徑可縮小至273mm , 總造價為4491 元。採用鋼管與採用銅管相比, 一台冷卻器(20m3/min)總造價只增加了3.8 %,而體積卻縮小了31 %。但紫銅管的導熱係數〔λ=380W/(m2·℃)〕比鋼管的導熱係數〔λ=45W/(m2·℃)〕大得多, 因而傳熱性能好。

另外, 還曾經做過兩種不同管型(即φ14 ×1mm的光滑管和橫紋管)的對比試驗。實驗結果表明:用橫紋管比用光滑管傳熱面積可減少40 %, 體積縮小20 %, 而總造價減少10 %。這主要是橫紋管能有效地強化管內單相流體的傳熱。當流體流經橫紋管的橫向肋時在管壁附近形成軸向渦流, 這種渦流增加了邊界層的擾動, 有利於熱量通過邊界層向流體主體的傳遞, 從而提高了傳熱膜係數 ^[3]  。

管子與管板的連接方式通常都是採用脹接或焊接, 有時也同時採用這兩種方式。該冷卻器換熱管與管板的連接採用了氬弧焊。管板上的各管孔倒角, 管子突出管板1mm 左右, 管子突出部分在焊接高温作用下熔融冷卻後, 實現管子與管板的連接。這種方式, 連接牢固, 而且美觀 ^[1]  。

管、殼程的選擇主要根據管內外流體的流速快慢而定, 同時也要兼顧其它因素的影響, 例如:設備的對稱性、美觀、方便及壓力降等。本冷卻器是採用單殼程、雙管程, 同時在管外加折流檔板, 使冷卻水在冷卻器內的流動過程中不斷地改變流動方向, 增加渦流程度, 減薄邊界層, 從而提高管外的傳熱膜係數。而採用雙管程則是基於以下三個方面的考慮:

a.可提高管內介質流速, 強化管內對流傳熱,從而提高總傳熱係數, 減少傳熱面積, 最終達到降低成本的目的;

b.縮短冷卻器的長度, 使長徑比更趨於合理;

c.力求外型美觀、安裝方便。如一台20m3/min 雙管程的壓縮機後冷卻器的總高是2.4m , 若改用單管程大約要增加到3.9m , 超過一般樓層的高度, 這樣給安裝和檢修都造成不便。

該雙管程後冷卻器未採用彎管的形式, 這種構思雖然會增大一些壓力降, 但增大的幅度並不大, 同時也減少了彎管這一麻煩的工序 ^[2]  。

後冷卻器的上、下封頭採用龜背型的, 並增加了一節直徑與殼體相同、高度約200 ～ 300mm 的管箱,以便於在管箱兩側開孔連接壓縮空氣的進出口接管, 同時也可起到緩衝作用, 減少壓降 ^[2]  。