換熱器在化工工藝中的作用研究

陳建煒　韓錄

【摘 要】換熱器是一種熱量交換設(shè)備，目前已經(jīng)在過(guò)個(gè)化工生產(chǎn)過(guò)程的到應(yīng)用，而作為化工工藝中一種常見(jiàn)的設(shè)備，熱換器的質(zhì)量好壞、安裝優(yōu)劣、類(lèi)型等方面的差異都有可能影響到化工生產(chǎn)的質(zhì)量。本文主要討論換熱器在化工工藝當(dāng)中的作用，為同行業(yè)的相關(guān)技術(shù)發(fā)展盡一份微薄之力。

【關(guān)鍵詞】換熱器；化工工藝；工藝流程

作為現(xiàn)代工業(yè)中的一種，在保證化工產(chǎn)品質(zhì)量的過(guò)程中換熱器工序溫度是非常重要的一環(huán)，各種不同類(lèi)型的熱換器也在不同的生產(chǎn)工藝流程中被應(yīng)用，但是隨著科技的進(jìn)步，化工工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)對(duì)于熱換器的需求也越來(lái)越多樣化，對(duì)于市面上新材料、新結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，熱換器還要面臨著較快的更換使用率，這就要求對(duì)熱換器進(jìn)行精細(xì)化的設(shè)計(jì)和改良，在保證熱換器基本性能的前提下，適應(yīng)性的對(duì)工業(yè)生產(chǎn)中提出的要求作出調(diào)整，改變結(jié)構(gòu)參數(shù)等主要的參數(shù)設(shè)計(jì)，都是每一個(gè)化工工藝人員所要考慮的主要問(wèn)題。

1.換熱器的概念和分類(lèi)

換熱器（英文翻譯：Heat Exchanger），是將熱流體產(chǎn)生的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，也叫熱交換器，在化工、石油、動(dòng)力、食品及其他很多化工生產(chǎn)中占據(jù)重要地位，在化工生產(chǎn)中熱換熱器可以為當(dāng)成加熱器、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器和再沸器等，應(yīng)用非常的廣泛。由于介質(zhì)、工況、溫度、壓力等的不同，換熱器主要有以下幾個(gè)分類(lèi)。不同的分類(lèi)在不同的化工生產(chǎn)應(yīng)用中也有著不同的作用，下面詳細(xì)解釋。

1.1表面是換熱器

表面式換熱器是由壁面隔開(kāi)的兩種溫度不同的流體在其中流動(dòng)，通過(guò)壁面?zhèn)鳠岷蛯?duì)流作用的產(chǎn)生，兩種對(duì)流流體進(jìn)行熱量交換。表面式換熱器主要有管殼式、套管式兩種。

1.2蓄熱式換熱器

蓄熱式換熱器是通過(guò)固體物質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的熱量交換的，把熱量高的流體傳給較低的，然后熱介質(zhì)就能保存一定的熱量，就好像是被充電一樣，然后熱介質(zhì)可以對(duì)其他的物質(zhì)進(jìn)行加熱等，主要類(lèi)型有旋轉(zhuǎn)式、閥門(mén)切換式。

1.3流體連接間接式換熱器

把兩個(gè)表面式換熱器有循環(huán)通道連接起來(lái)的熱換器，主要的作用是在高溫流體和低溫流體之間進(jìn)行循環(huán)。

1.4直接接觸式換熱器

直接接觸式換熱器是兩種流體不經(jīng)過(guò)壁面隔開(kāi)二直接換熱的設(shè)備。

1.5復(fù)式換熱器

同時(shí)具備熱氣面式和水水直接混流兩種方式的導(dǎo)熱設(shè)備，比單一水面式換熱更加高效穩(wěn)定。

2.換熱器在化工工藝中的應(yīng)用

從實(shí)際的效果中，我們得知換熱器不僅能確?；すに嚨某Ｒ?guī)需求，還能從本質(zhì)上改善化工生產(chǎn)的生產(chǎn)環(huán)境，從而提高化工產(chǎn)品的最終質(zhì)量。我國(guó)現(xiàn)在實(shí)行的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略也滲透到了化工生產(chǎn)領(lǐng)域中，節(jié)能和環(huán)保理念如何能引進(jìn)傳統(tǒng)的化工產(chǎn)業(yè)，是一個(gè)備受關(guān)注的問(wèn)題，換熱器的引入為這個(gè)問(wèn)題尋找到了突破口，通過(guò)發(fā)明一系列功能新穎全面的換熱器為化工生產(chǎn)在節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域提供了可能，這些換熱器通常具備節(jié)能、熱導(dǎo)率高、性?xún)r(jià)比高、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)，但是在選擇不同類(lèi)型的換熱器的時(shí)候，我們要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確保換熱器的在工作時(shí)候的性能。

3.換熱器在化工工藝中起到的作用

化熱器在化工工藝中起到的作用可以按照不同情況分門(mén)別類(lèi)，主要有以下幾種

3.1冷卻作用

即可以通過(guò)換熱器的作用來(lái)等卻化工材料，由于水的比熱容較大，在吸收相同的熱量的同時(shí)溫度降低較少，所以很多時(shí)候冷凝劑多采用水，除非在需要較快的時(shí)間降溫的時(shí)候才會(huì)使用到氟利昂和液氨。

3.2加熱作用

熱換器發(fā)揮加熱重要過(guò)程用到最主要的介質(zhì)是水蒸氣，但是在某些特殊的要求下，要求對(duì)工業(yè)材料的溫度較高的時(shí)候，可以采用油作為材料，畢竟油的沸點(diǎn)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水，雖然導(dǎo)出相同的熱量的時(shí)候，油的溫度降幅要高，但是這也是因?yàn)樘厥獾纳a(chǎn)需要。

3.3再沸器

用于蒸餾蒸發(fā)塔底殘留物，這個(gè)過(guò)程一般會(huì)發(fā)生相的變化，物料可以在熱虹吸式再沸器的作用下自然循環(huán)蒸發(fā)。

3.4分凝器

分凝器是為了使得蒸餾塔頂部物料冷凝或反復(fù)冷凝，多次冷凝最終達(dá)到分離的目的。

3.5蒸發(fā)器

蒸發(fā)溶液和溶劑的主要設(shè)備。

4.熱換器作為冷卻作用下的常見(jiàn)狀況

在生產(chǎn)過(guò)程中，由于經(jīng)常出現(xiàn)水和化工材料混合的情況。很難控制生產(chǎn)工藝的溫度，直接導(dǎo)致了產(chǎn)品質(zhì)量低下，或者由于溫度的變化，直接生產(chǎn)出了另一種物質(zhì)，嚴(yán)重影響了化工工業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量，熱換器在用于化工工藝的過(guò)程中主要面臨著很多不同的挑戰(zhàn)，下面我們來(lái)一一闡述：

（1）當(dāng)傳熱量較大時(shí)，應(yīng)選用單位傳熱面積大的類(lèi)型，板式換熱器和管殼式換熱器就是一組鮮明的對(duì)比，前者的單位傳熱面積為250平方米，而后者僅為110平方米，同時(shí)板式換熱器由于材質(zhì)的作用性?xún)r(jià)比也比板式的更加適合。

（2）由于在實(shí)際使用過(guò)程中，換熱器的工作環(huán)境不一樣，導(dǎo)致化工工藝對(duì)于換熱器的需求不同，比如使用時(shí)的溫度和壓力的承受力不同，管殼式換熱器的承受壓力能達(dá)到35兆帕，溫度最高的時(shí)候能達(dá)到450度，但是使用條件與材料有一定的要求，而面臨生產(chǎn)中一般不超過(guò)150度，低于6兆帕的時(shí)候，可以選用板翅式的換熱器。另外，管殼式換熱器投資成本低，制造簡(jiǎn)單，應(yīng)用的范圍也比較廣。

（3）對(duì)于氣態(tài)物料的冷卻方面，板翅式換熱器相比于管殼式換熱器，在物料結(jié)垢方面要做的略差，而物料量少，熱量差距不大的時(shí)候，選用套管式熱換器是正確的。

（4）雖然空氣的傳熱系數(shù)小，傳熱需要較大的面積，而且物料還受到外部自然氣溫的影響，但是它成本非常低，而且壽命長(zhǎng)，又非常的經(jīng)濟(jì)，在某種特殊的環(huán)境下空氣冷卻器是非常值得考慮的。

（5）直接接觸式冷卻，一般用于不能發(fā)生反應(yīng)的兩種氣體之間的熱量傳遞，由于物質(zhì)的特性，氣體在液化的時(shí)候需要的低溫是不同的，兩種氣體熱交換以后可以通過(guò)不同的手段分離出來(lái)，比如液化或者利用氣體的溶解性等等。

5.結(jié)語(yǔ)

社會(huì)一直在發(fā)展，國(guó)與國(guó)之間的技術(shù)交流也在不斷的增多，我們的市場(chǎng)也早已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化，新的工業(yè)類(lèi)型和技術(shù)設(shè)備不斷的融入到日益壯大的化工生產(chǎn)中，目前的化工產(chǎn)業(yè)設(shè)置了多個(gè)環(huán)節(jié)，只有熟知熱換器方方面面，才能發(fā)揮熱換器在化工工藝中作用，促進(jìn)化工工業(yè)的不斷發(fā)展。 [科]

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