空冷器是石油、化工、能源等行业中轻烃类炼化装置广泛使用的冷却设备。但许多空冷器结构设计存在不足,对使用环境要求苛刻。本课题对吐哈油田轻烃炼化装置所使用的湿式空冷器腐蚀、结垢严重等问题展开了研究,通过校核该设备的散热能力,得出了空冷器散热负荷分配比例不当是产生问题的根源,并提出了空冷器以干湿结合冷却为主的结构优化方案及最小散热裕量。同时结合优化前后的温度场和流场分析,为轻烃类冷却系统的空冷器在类似环境中的合理选型和结构优化提供了依据,具有较大的工程应用价值。本课题主要完成的工作如下:根据空冷器传热原理,建立了干式空冷器、湿式空冷器和干湿联合空冷器的数学模型。并通过MATLAB软件设计出了四套空冷器分析及设计程序:干式空冷器散热能力计算程序、干式空冷器设计程序、干湿联合空冷器散热能力计算程序和干湿联合空冷器设计程序。通过干湿联合空冷器散热能力计算程序对吐哈油田湿式空冷器进行校核与分析,找出了吐哈油田湿式空冷器产生腐蚀的原因。根据空冷器设计理论和相关设计程序,完成了干式空冷器、湿式空冷器和干湿联合空冷器的设计。针对吐哈油田湿式空冷器设计了四套方案,并对四套方案进行了评估,提出了目前吐哈油田湿式空冷器以干湿结合冷却为主的最佳结构优化方案。应用有限元分析软件ANSYS,对翅片管管体热应力进行了计算,给出了提高换热效率的可靠途径。并对设计方案中确定的干湿结合空冷器整体管路进行了温度场有限元分析,获得了整体温度场分布云图,为空冷器的优化设计提供了理论支持。应用流场分析软件FLUENT,对新旧方案空冷器内流场进行了数值计算,确定了空冷器内部速度场的分布情况,为空冷器的优化设计具有重要指导意义。