کولرهای هوایی یکی از وسایلی هستند که در اکثر واحدهای پالایشگاهی و پتروشیمیایی برای کاهش دمای سیالات مورد استفاده قرار می گیرند.

در کولر هوایی با دمای محیط به لوله های حاوی سیال گرم برخورد کرده . و باعث کاهش دمای دیواره لوله می شود و به این ترتیب دمای سیال داخل لوله کاهش می یابد. طول استاندارد لوله های مورد استفاده در مبدل های خنک کننده هوایی، معمولاً ۲۰، ۳۰ و ۴۰ فوت می باشد. یکی از مسائلی که در مورد کولر هوایی اهمیت دارد، نسبت مساحت فن به مساحت Bay می باشد. این نسبت را converge fan می گویند و در مقدار آن در مبدل های خنک کننده هوایی نباید از ۴/۰ کوچکتر باشد.

معمولاً مبدل های خنک کننده هوایی در دو آرایش زیر مورد استفاده قرار می گیرند:
– Forced Draft
– Induced Draft

از این کولرهای هوایی برای کاهش دمای سیال داخل لوله ها، از هوای محیط استفاده می کنند.
اجزای اصلی

این مبدل ها شامل یک یا چند لوله که در معرض جریان هوای فن ها قرار دارند، تجهیزات فن و موتور آن، کنترل کننده سرعت چرخش فن و تجهیزات لازم برای هدایت جریان ها می باشد. در این مبدل ها جریان سیال گرم پس از عبور از یک نازل وارد لوله هایی می شود که در مجاورت فن قرار دارند. این لوله ها با توجه به پره هایی که روی دیواره بیرونی لوله قرار دارند، کار انتقال حرارت را سریع تر انجاممی دهند. در قسمت عبور سیال از مجاورت فن، هر مجموعه از لوله های حاوی سیال گرم را یک Bundle می نامند که خود شامل چندین لوله است. معمولاً چند Bundle به طور موازی با یکدیگر از روی فن عبور می کنند. به این مجموعه یک Bay می گویند.

در بعضی موارد دو فن به صورت سری روی جریان های موازی Bundle های یک Bay عمل می کنند. این حالت شامل دو Bundle از لوله های حاوی سیال گرم است که از مجاورت دو فن سری شده عبور می کند. معولاً برای خنک کردن سیال گرم توسط مبدل هواخنک در صنعت از چند Bay که به صورت موازی قرار گرفته اند استفاده می شود. به مجموعه این Bay ها، Unit گفته می شود.

قطر فن های مورد استفاده در مبدل های هواخنک در دامنه ۳ تا ۲۸ فو ت قرار دارد. با این حال معمولاً فن هایی با قطر ۱۴ تا ۱۶ فوت از بزرگ ترین فن های مورد استفاده در صنایع پتروشیمی به شمار می روند. شکل ۲ دو Bay با ۴ Bundle همانطوریکه گفته شد، هوا با دمای محیط به لوله های حاوی سیال گرم برخورد کرده و باعث کاهش دمای دیواره لوله می شود و به این ترتیب دمای سیال داخل لوله کاهش می یابد. برای افزایش میزان انتقال حرارت، از لوله های پره دار استفاده می شود.

لوله های پره دار در کولر هوایی به صورت های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از مهمترین انواع این پره ها، پره های (Extruded fin ) می باشد که معمولاً از جنس آلومینیوم ساخته می شوند.

نحوه ساخت این پره ها به این صورت است :

یک لایه از فلز مربوطه را بر روی لوله قرار می دهند و سپس این لایه را با اعمال فشار توسط دستگاه دیگری روی لوله نصب می کنند. قالب این دستگاه به صورتی عمل می کند که سطح خارجی لوله در نهایت به صورت پره های مارپیچ و یا شکل های دیگر در می آید و به این ترتیب سطح خارجی لوله افزایش یابد. از این پره ها معمولاً در دمای پایین تر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد استفاده می شود. شکل ۳ یک Unit که شامل دو Bay و شش Bundle می باشد.

نوع دیگر پره های مورد استفاده در کولرهای هوایی، پره های (Embedded fins) می باشند. این پره ها نیز معمولاً از جنس فولاد یا آلومینیوم ساخته می شوند. این پره ها به شکل میله های نازک با سطح مقطع دایره ای یا مربعی می باشند که در داخل دیواره لوله حاوی سیال گرم فرو رفته اند. در شکل ۶، چهار مورد از انواع این پره ها به طور شماتیک نشان داده شده اند. با توجه به این شکل در می یابیم که این پره ها از تنوع زیادی برخوردارند. از این پره ها در مبدل هایی که در دماهای بالا و فرایندهای ناپیوسته کار می کنند استفاده می شود.