石油化工行業(yè)中換熱器的種類及用途原理

【摘要】隨著世界能源問題的日益嚴峻以及化工產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，換熱器的應(yīng)用需求非常廣泛，同時也在石油化工領(lǐng)域占據(jù)了很大的比例。近年來國內(nèi)換熱器行業(yè)在節(jié)能、傳熱、降壓等方面的研究取得了顯著成績。本研究主要涉及的方向是換熱器的種類以及各種換熱器的工作原理和用途，以便于增強對換熱器的了解，并且為以后的研究提供參考。

【關(guān)鍵詞】石油化工行業(yè)；換熱器種類；原理用途

隨著近代低碳工業(yè)的不斷發(fā)展，在工業(yè)領(lǐng)域相繼出現(xiàn)了越來越多的新型高效的換熱器。而在當今社會的石油化工行業(yè)中，換熱器的應(yīng)用更是十分廣泛。在此大的環(huán)境背景下，深入地研究在石油化工方面換熱器的工作原理及種類是十分必要的，避免因為換熱器的損壞從而造成嚴重的經(jīng)濟損失。

1.熱換器的概念及其發(fā)展現(xiàn)狀

換熱器是在石油化工、電力冶金、能源制備等行業(yè)中應(yīng)用十分廣泛的單元設(shè)備之一，但在石油化工方面應(yīng)用最為廣泛。換熱器是將溫度進行交換，從而達到熱量交換的目的。也就是可以將低溫的媒介對高溫的介質(zhì)進行降溫或者預(yù)冷，將高溫的介質(zhì)對低溫的介質(zhì)進行加熱，使流體溫度達到工藝流程規(guī)定的指標的熱量交換設(shè)備，又稱熱交換器。

世界上最早出現(xiàn)的是板式換熱器，隨機又出現(xiàn)了螺旋板式換熱器和板翅式換熱器。由于科技的發(fā)展，換熱器的需求急劇上升，進入二十一世紀以后，世界上的換熱器產(chǎn)業(yè)的技術(shù)水平得到迅速提升。我國的換熱器發(fā)展起步較晚，1963年制造出了中國第一臺管殼式換熱器， 隨后又研制了第一臺板式換熱器，第一臺螺旋板式換熱器。二十世紀 80年代后，以折流桿換熱器、雙殼程換熱器、板殼式換熱器為代表的高效換熱器的出現(xiàn)，是源于在國內(nèi)掀起了自主開發(fā)傳熱技術(shù)的熱潮，極大地促進了我國熱換器的發(fā)展進步。目前換熱器從大的分類角度上可以分為混合式、蓄熱式和間壁式三類。

2.換熱器的種類及用途原理

2.1板式換熱器

板式換熱器是使用時間最早，也是最為典型的間壁換熱器，可以分為焊接式和可拆式兩種類型，在換熱器應(yīng)用領(lǐng)域中占據(jù)主要地位。板式換熱器形成的原理是按照固定的間隔把一系列的波紋狀薄板通過墊片緊壓而形成，應(yīng)對較高的壓力以及較高的溫度的一種換熱器是高效板式換熱器。具體來說，焊接式板式換熱器具備較強的便捷性、不易泄漏、耐高溫高壓、傳熱性能良好、價格便宜的優(yōu)點，不易清洗是最主要的缺點，因此只適用于不結(jié)垢介質(zhì)的換熱環(huán)境?？刹鹗綋Q熱器的工作原理是利用橡膠墊對換熱片進行密封，同時在不同的換熱場合都能夠?qū)Q熱片的數(shù)量進行比較靈活的增減。優(yōu)點是可以進行靈活的拆解清洗，缺點是不能用于高溫高壓的換熱環(huán)境。這一類型的換熱器在海上石油的生產(chǎn)過程中得到了良好的應(yīng)用，它可以對機械潤滑油和淡水及相關(guān)的中間產(chǎn)物進行冷卻，而且也能夠用來加熱原油。

2.2螺旋折流板換熱器

螺旋折流板換熱器是最新發(fā)展起來的一種管殼式換熱器，在世界上的各個行業(yè)及地區(qū)都獲得了廣極大地認可并投入使用。螺旋折流板換熱器的折流板相互形成一種特殊的螺旋形結(jié)構(gòu)，為了提高了換熱效率，設(shè)計者在折流板與殼程流體的流動方向上設(shè)計出了一定的角度，從而使殼程流體做螺旋運動，這一設(shè)計能夠大大的減少管板與殼體之間易結(jié)垢的死角。優(yōu)點是傳熱系數(shù)高和自沖刷防沉積，使其廣泛應(yīng)用于石油化工行業(yè)。主要用于加熱和冷卻汽柴油、氨水、氯水、鹽水、強堿強酸的，還有就是對醇類、樹脂、尿素、及其中間物的進行加熱冷卻、冷凝及再煮沸。

2.3管殼式換熱器

主要的組成部分是殼體、管束、管板和封頭，其工作原理是利用內(nèi)部的螺旋管進行傳熱。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)堅固，體積小從而占地面積小，可以有效的節(jié)約金屬材料，故而成為許多行業(yè)公司企業(yè)的第一選擇。缺點是由于結(jié)構(gòu)相比板式換熱器緊湊，因此在換熱效率的方面略低于板式換熱器。近年來我國吸取國外先進的技術(shù)經(jīng)驗，從散熱管方面考慮，減小了管徑與壁厚，并對管層應(yīng)用了不對稱設(shè)計，最終達到了換熱效率的提高，也降低了能耗成本的目的，實現(xiàn)了技術(shù)方面與經(jīng)濟方面的雙贏。

2.4薄膜蒸發(fā)器

優(yōu)點是體積小，操作簡便，機械化的蒸發(fā)也達到了一定的的水平，實現(xiàn)了效率的高效性。由于推動力的作用使轉(zhuǎn)子刮板傳熱效果好，薄膜蒸發(fā)器的傳熱效果也顯著增加。尤其是蒸發(fā)時間短，就不會使產(chǎn)品分解，也不會造成沉淀物的積累。節(jié)約能源，安全方便，減小誤差。缺點是不耐腐蝕，不耐高溫，所以薄膜蒸發(fā)器使用的無縫管，必須對管道進行一個月一次的更換。

2.5高效板式換熱器

當代社會的快速發(fā)展，使得各行業(yè)對壓力和溫度都存在著很高的要求。在石油化工行業(yè)中，即使換熱器的種類和數(shù)量都很多，高效板式換熱器就能夠更好地應(yīng)對高溫高壓的情況。具體來說，焊接式板式換熱器的優(yōu)點是便捷性、重量輕、傳熱性好、價格便宜，基于以上優(yōu)點，使得這一種換熱器在海上石油的生產(chǎn)過程中得到了廣泛的應(yīng)用。工作的用途是冷卻機械潤滑油和淡水及相關(guān)的中間產(chǎn)物，也可以加熱原油。在實際的石油化工的施工中，經(jīng)常會因為不合理的工藝流程設(shè)計，從而造成巨大的經(jīng)濟損失。

2.6熱管換熱器

熱管換熱器一般是在在石油化工行業(yè)中的回收廢熱的惡劣工況中的使用，惡劣工況主要包含高含硫的燃料生產(chǎn)?？諝忸A(yù)熱熱管式換熱器的工作原理是利用廢氣的余溫來對空氣進行加熱，從而起到助燃的作用，一方面能夠起到節(jié)能降耗的作用，另一方面，也有利于回收尾氣避免空氣污染問題的惡化。

2.7板翅式換熱器

板束單元結(jié)構(gòu)由翅片、隔板和封條三部分組成，工作原理是利用同時在隔板和翅片表面上進行，這樣就達到了一次傳熱和二次傳熱的進行。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊、輕巧、傳熱強度高，基于以上的優(yōu)點，多以這種傳熱板受到了石油化工行業(yè)的企業(yè)公司和研究學者的青睞。

2.8新型的換熱器

隨著是時代的科技的進步，逐漸出現(xiàn)了許多的新型換熱器，如：新型螺旋繞絲管殼式換熱器，矩形自支撐縮放管換熱器，振蕩流熱管換熱器，高通量換熱器，管程強化換熱器，扭曲橢圓管換熱器。以上的換熱器在換熱性能、減少制造成本、生產(chǎn)加工、節(jié)能減排，提高工作效率上均得到了有效的改善。

3.結(jié)語

本研究介紹了我國石油化工換熱器的傳統(tǒng)和新型的換熱器的種類以及換熱器的工作原理及優(yōu)缺點，用途進行了介紹。我國的石油化工換熱器的研究和應(yīng)用在西區(qū)國外的技術(shù)經(jīng)驗上都已取得了長足的進步，甚至個別產(chǎn)品已經(jīng)達到國際先進水平。由于現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的加快促使了石油行業(yè)的飛速發(fā)展，這樣以來就使得換熱器的使用范圍越來越廣泛，要求越來越高，基于此，要大力促進換熱器技術(shù)的進步。

參考文獻

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