蒸发式空冷器的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，使空气自下而上流动，横掠水平放置的光管管束。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。

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570千卡/公斤），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位于光管管束后湿度增加而接近饱和，风机将饱和湿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，这样以来从流程布置上也强化了传热传质过程。

从结构上看，蒸发空冷的最大特点是将冷却塔和列管式水冷器合为一体，省去了单独的循环水冷却系统，减少了设备占地面积，再加上采用光管做传热管，使其一次性投资大大降低，另一方面由于蒸发空冷采用光管，水的蒸发耗量较低，使其操作费用随之降低。

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