空氣冷卻器簡稱空冷器,以空氣作為冷卻劑,可用作冷卻器,也可用作冷凝器。空冷器主要由管束、支架和風機組成。空氣冷卻器熱流體在管內流動,空氣在管束外吹過。由于換熱所需的通風量很大,而風壓不高,故多采用軸流式通風機(見流體輸送機械)。管束的型式和材質對空冷器的性能影響很大。由于空氣側的傳熱分系數很小,故常在管外加翅片,以增加傳熱面積和流體湍動,減小熱阻。空冷器大都采用徑向翅片。空冷器中通常采用外徑為25mm的光管,翅片高為12.5mm的低翅管和翅片高為16mm的高翅管。翅片一般用熱導率高的材料(最常用的是鋁)制成,纏繞或鑲嵌到光管上。為強化空冷器的傳熱效果,可在進口空氣中噴水增濕。這樣既降低了空氣溫度,又增大了傳熱系數。采用空冷器可節省大量工業用水,減少環境污染,降低基建費用。特別在缺水地區,以空冷代替水冷,可以緩和水源不足的矛盾。

優質空氣冷卻器主要由管束、通風機和構架3部分組成(圖1)。管束包括傳熱管、管箱、側梁和橫梁等。它可按臥式、立式和斜頂式(人字式)3種基本形式布置(圖2)。其中,臥式布置傳熱面積大,空氣分布均勻,傳熱效果好;斜頂布置時,通風機安裝在人字中央空間,占地面積小,結構緊湊。為抵消空氣側的給熱系數較低的影響,通常采用光管外壁裝翅片的管子。翅片管作為傳熱管,可以擴大傳熱面積。翅片管分層排列,其兩端用焊接或脹接方法連接在管箱上。排管一般為3~8排。管束系列尺寸最長達12米。光管外徑常為25毫米和38毫米,翅片高度一般取12~15毫米,管束寬為100~3000毫米。翅片管是空氣冷卻器的核心元件,其形式和材料直接影響設備性能。管子可用碳鋼、銅、鋁和不銹鋼等制成;翅片材料根據使用環境和制造工藝來確定,大多用工業純鋁,在防腐蝕要求很高或在制造工藝條件特殊的情況下也采用銅或不銹鋼。翅片可按橫向或縱向排列。翅片管的基本形式(圖3)有:繞片式、鑲片式、軋片式、套片式、焊片式、橢圓管式、紊流式(包括輪輻式、開槽形和波紋形等)。管箱的結構主要有法蘭式、管堵式和集合管式(圖4)。一般前者用于中低壓,后兩者用于高壓。為適應管束的熱膨脹,一端管箱不固定,容許沿管長方向位移。通風機通常采用軸流通風機。

通風有鼓風和引風兩種方式。
①鼓風式:空氣先流經通風機后流入管束。
②引風式:空氣先流經管束后流入通風機。
前者操作費用較經濟,產生的湍流對傳熱有利,使用較多。后者氣流分布均勻,有利于溫度精確控制,噪聲小,是發展的方向。熱流體出口溫度主要靠調節通過管束的風量來控制,即調節葉片的傾角、通風機轉速和百葉窗的開啟程度等。對冬季易凝、易凍的流體,可采用熱風循環或蒸汽加熱的辦法調節流體出口溫度。

空氣冷卻器翅片管的基本形式有:套片式、繞片式、軋片式、焊片式、橢圓管式、鑲片式、紊流式、輪輻式、開槽形式波紋形式。空氣冷卻器的管箱結構主要有法蘭式、管堵式和集合管式。一般法蘭式用于中低壓,管堵式和集合管式用于高壓。

空氣(風)冷卻器主要用于行走機械(挖掘機、裝卸機、叉車、起重機、聯合收割機、筑路機械、工程機械等),用風冷強制將工作介質冷卻到要求溫度。

因冷卻水大多數含有鈣、鎂離子和酸式碳酸鹽。當冷卻水流經金屬表面時,有碳酸鹽的生成。另外,溶解在冷卻水中的氧還會造成金屬腐蝕,形成鐵銹。由于銹垢的產生,冷凝器換熱效果下降。嚴重時不得不在殼體外噴淋冷卻水,結垢嚴重時會堵塞管子,使換熱效果失去作用。研究的數據顯示水垢沉積物對熱傳輸的損失影響巨大,隨著沉積物的增加會造成能源費用的加大。即使很薄的一層水垢就要增加設備中結垢部分40%以上的運行費用。保持冷卻通道中不含礦物沉積物可以很好的提高功效、節約能源、延長設備的使用壽命,同時節約生產時間和費用。

長期以來傳統的清洗方式如機械方法(刮、刷)、高壓水、化學清洗(酸洗)等在對設備清洗時出現很多問題:不能徹底清除水垢等沉積物,酸液對設備造成腐蝕形成漏洞,殘留的酸對材質產生二次腐蝕或垢下腐蝕,最終導致更換設備,此外,清洗廢液有毒,需要大量資金進行廢水處理。