空气冷却器简称空冷器,以空气作为冷却剂,可用作冷却器,也可用作冷凝器。空冷器主要由管束、支架和风机组成。空气冷却器热流体在管内流动,空气在管束外吹过。由于换热所需的通风量很大,而风压不高,故多采用轴流式通风机(见流体输送机械)。管束的型式和材质对空冷器的性能影响很大。由于空气侧的传热分系数很小,故常在管外加翅片,以增加传热面积和流体湍动,减小热阻。空冷器大都采用径向翅片。空冷器中通常采用外径为25mm的光管,翅片高为12.5mm的低翅管和翅片高为16mm的高翅管。翅片一般用热导率高的材料(最常用的是铝)制成,缠绕或镶嵌到光管上。为强化空冷器的传热效果,可在进口空气中喷水增湿。这样既降低了空气温度,又增大了传热系数。采用空冷器可节省大量工业用水,减少环境污染,降低基建费用。特别在缺水地区,以空冷代替水冷,可以缓和水源不足的矛盾。

优质空气冷却器主要由管束、通风机和构架3部分组成(图1)。管束包括传热管、管箱、侧梁和横梁等。它可按卧式、立式和斜顶式(人字式)3种基本形式布置(图2)。其中,卧式布置传热面积大,空气分布均匀,传热效果好;斜顶布置时,通风机安装在人字中央空间,占地面积小,结构紧凑。为抵消空气侧的给热系数较低的影响,通常采用光管外壁装翅片的管子。翅片管作为传热管,可以扩大传热面积。翅片管分层排列,其两端用焊接或胀接方法连接在管箱上。排管一般为3~8排。管束系列尺寸最长达12米。光管外径常为25毫米和38毫米,翅片高度一般取12~15毫米,管束宽为100~3000毫米。翅片管是空气冷却器的核心元件,其形式和材料直接影响设备性能。管子可用碳钢、铜、铝和不锈钢等制成;翅片材料根据使用环境和制造工艺来确定,大多用工业纯铝,在防腐蚀要求很高或在制造工艺条件特殊的情况下也采用铜或不锈钢。翅片可按横向或纵向排列。翅片管的基本形式(图3)有:绕片式、镶片式、轧片式、套片式、焊片式、椭圆管式、紊流式(包括轮辐式、开槽形和波纹形等)。管箱的结构主要有法兰式、管堵式和集合管式(图4)。一般前者用于中低压,后两者用于高压。为适应管束的热膨胀,一端管箱不固定,容许沿管长方向位移。通风机通常采用轴流通风机。

通风有鼓风和引风两种方式。
①鼓风式:空气先流经通风机后流入管束。
②引风式:空气先流经管束后流入通风机。
前者操作费用较经济,产生的湍流对传热有利,使用较多。后者气流分布均匀,有利于温度精确控制,噪声小,是发展的方向。热流体出口温度主要靠调节通过管束的风量来控制,即调节叶片的倾角、通风机转速和百叶窗的开启程度等。对冬季易凝、易冻的流体,可采用热风循环或蒸汽加热的办法调节流体出口温度。

空气冷却器翅片管的基本形式有:套片式、绕片式、轧片式、焊片式、椭圆管式、镶片式、紊流式、轮辐式、开槽形式波纹形式。空气冷却器的管箱结构主要有法兰式、管堵式和集合管式。一般法兰式用于中低压,管堵式和集合管式用于高压。

空气(风)冷却器主要用于行走机械(挖掘机、装卸机、叉车、起重机、联合收割机、筑路机械、工程机械等),用风冷强制将工作介质冷却到要求温度。

因冷却水大多数含有钙、镁离子和酸式碳酸盐。当冷却水流经金属表面时,有碳酸盐的生成。另外,溶解在冷却水中的氧还会造成金属腐蚀,形成铁锈。由于锈垢的产生,冷凝器换热效果下降。严重时不得不在壳体外喷淋冷却水,结垢严重时会堵塞管子,使换热效果失去作用。研究的数据显示水垢沉积物对热传输的损失影响巨大,随着沉积物的增加会造成能源费用的加大。即使很薄的一层水垢就要增加设备中结垢部分40%以上的运行费用。保持冷却通道中不含矿物沉积物可以很好的提高功效、节约能源、延长设备的使用寿命,同时节约生产时间和费用。

长期以来传统的清洗方式如机械方法(刮、刷)、高压水、化学清洗(酸洗)等在对设备清洗时出现很多问题:不能彻底清除水垢等沉积物,酸液对设备造成腐蚀形成漏洞,残留的酸对材质产生二次腐蚀或垢下腐蚀,最终导致更换设备,此外,清洗废液有毒,需要大量资金进行废水处理。