淺談?chuàng)Q熱器在化工工藝中的作用

摘 要：在化工工藝中，換熱器發(fā)揮著重要的作用。換熱器指的是一種熱量交換設(shè)備，能夠向冷流體傳遞熱流體的熱量，從而提升冷流體的熱量?；ぎa(chǎn)品的生產(chǎn)效率和質(zhì)量都會(huì)受到換熱器質(zhì)量的影響。本文對(duì)換熱器進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹，介紹了化工工藝中換熱器的主要作用，并分析了化工工藝中換熱器應(yīng)用的注意問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：換熱器；化工工藝；應(yīng)用；

文章編號(hào)：1674-3520（2015）-07-00-01

當(dāng)前在我國(guó)的醫(yī)藥、石油和化工生產(chǎn)行業(yè)中，普遍地應(yīng)用到了換熱器。換熱器能夠保持化工生產(chǎn)的恒溫狀態(tài)，提高化學(xué)產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在化工生產(chǎn)的過(guò)程中，要合理地選擇換熱器，對(duì)換熱器的工作性能和型號(hào)進(jìn)行嚴(yán)格的要求，提高化工生產(chǎn)的質(zhì)量和效率。要盡量選擇便于維修、傳熱效率高和能力消耗低的換熱器產(chǎn)品。

一、換熱器

（一）換熱器的含義。換熱器是一種常見(jiàn)的熱量交換設(shè)備，其作用主要是向冷流體傳遞熱量，使化工生產(chǎn)的過(guò)程保持一個(gè)恒定的溫度。換熱器在化工生產(chǎn)中應(yīng)用的非常普遍，其性能也在不斷的提高。換熱器具有比較多的種類，以換熱器的工作原理為依據(jù)，可以將換熱器分為三個(gè)主要類型：蓄熱式換熱器、混合式換熱器、間壁式換熱器。在化工工藝中，用得最廣泛的間壁式換熱器。

（二）換熱器的設(shè)計(jì)。在化工工藝中，首先要選擇合適的換熱器型號(hào)進(jìn)行化工生產(chǎn)。與此同時(shí)，還要對(duì)換熱器進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算和設(shè)計(jì)，從而保障換熱器的傳熱效果。以換熱器的數(shù)據(jù)分析為基礎(chǔ)，有效地提高化工產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。主要有三種數(shù)據(jù)信息在換熱器設(shè)計(jì)中使用得比較廣泛，分別為物理數(shù)據(jù)、工藝數(shù)據(jù)和結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)[1]。換熱器的主要設(shè)計(jì)對(duì)象有兩個(gè)方面：流體阻力和傳熱，根據(jù)這些數(shù)據(jù)確定換熱器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)合適的換熱器，提高換熱器的性能和質(zhì)量。

二、化工工藝中換熱器的主要作用

我國(guó)的化工工業(yè)發(fā)展的非常迅速，科技含量不斷提高，新的設(shè)備儀器和科學(xué)技術(shù)不斷地用的化工工業(yè)中，進(jìn)一步提高了化工生產(chǎn)效率和質(zhì)量。與此同時(shí)，換熱器也在我國(guó)的化工產(chǎn)業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。換熱器不僅具有良好的傳熱效果，而且具有一些其他的作用。在化工工藝中，換熱器的主要作用體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（一）分凝器。蒸餾塔頂物料的反應(yīng)器或者冷凝器冷凝循環(huán)回流，在這個(gè)過(guò)程中能夠進(jìn)行多組分的冷凝，從而使混合組分的泡點(diǎn)低于冷凝溫度。此時(shí)還有一部分沒(méi)有冷凝的組分，再一次分離的目的已經(jīng)達(dá)到了。多組分的冷凝中如果含有惰性氣體，則混合組分的泡點(diǎn)就會(huì)高于或等于多組分冷凝器的最終冷凝溫度，從而實(shí)現(xiàn)全部冷凝?？梢詫?duì)冷凝液進(jìn)行再過(guò)冷，使之便于儲(chǔ)存[2]。

（二）再沸器。再沸器主要是用于蒸發(fā)蒸餾塔底的物料。被蒸發(fā)的物料可以在熱虹吸式再沸器的作用下進(jìn)行自然循環(huán)蒸發(fā)。蒸發(fā)物料在動(dòng)力循環(huán)式再沸器的作用下，能夠用泵進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)。

（三）加熱作用。在化工工藝中，換熱器不僅具有冷卻作用，而且具有加熱作用，這也是換熱器的另一個(gè)基本功能。換熱器能夠有效地提高物料的溫度，對(duì)物料進(jìn)行加熱。水蒸氣是常用的加熱介質(zhì)，如果化學(xué)工藝有著較高的溫度要求，水蒸氣達(dá)不到相關(guān)的要求，則可以用導(dǎo)用油來(lái)代替水蒸氣，從而對(duì)物料進(jìn)行加熱。

（四）冷卻作用。冷卻作用是換熱器的基本作用，也就是換熱器來(lái)降低物料的溫度，冷卻物料。在化工工業(yè)生產(chǎn)中，主要的冷卻劑是水。如果要提高換熱器冷卻的速率，則可以使用氟利昂和氮來(lái)充當(dāng)冷卻劑。

三、在化工工藝中，應(yīng)用換熱器的注意事項(xiàng)

在化工工藝中使用換熱器能夠有效的發(fā)揮其冷卻作用，使化工生產(chǎn)更加順利和安全，提高化工生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。用換熱器進(jìn)行冷卻作用的過(guò)程中，要注意一些常見(jiàn)的問(wèn)題和情況，提高使用的安全性和經(jīng)濟(jì)性。

（一）如果傳熱量較大，則要使用具有較大的單位傳熱面積的換熱器。例如我傳統(tǒng)的管殼式換熱器單位體積的傳熱面積約為110m2/m3，而板式換熱器的單位體積傳熱面積約為到250m2/m3，超過(guò)了管殼式換熱器的兩倍。管殼式換熱器的傳熱系數(shù)也小于板式換熱器，因此從經(jīng)濟(jì)角度和使用角度都應(yīng)該選擇板式換熱器[3]。

（二）考慮到換熱器的壓力和溫度，板式換熱器的使用溫度一般在150℃以內(nèi)，這是由于板式換熱器的密封條件、的密封條件造成的。板翅式換熱器的使用壓力約為達(dá)6.0MPa，使用溫度約為200℃至150℃。而管殼式換熱器，最高使用溫度為450℃，，最高使用壓力為350MPa。如果化工工藝對(duì)于壓降有著較嚴(yán)的要求，則不能選擇板式換熱器。與此同時(shí)由于管殼式換熱器具有較低的投資費(fèi)用，制造較為便利，因此在工程中使用得比較廣泛。

（三）板翅式換熱器。板翅式換熱器的翅片有利于氣態(tài)物料的冷卻，與此同時(shí)與管殼式換熱器相比，板翅式換熱器的造價(jià)也相對(duì)低廉。在化工工藝中，如果物料結(jié)垢的情況比較嚴(yán)重，管殼式換熱器具有較好的容納污垢的能力。如果物料量相對(duì)較小，傳熱量不大，套管式換熱器是一個(gè)良好的選擇。

（四）空氣冷卻器。空氣冷卻器是一種冷卻設(shè)備，其具有造價(jià)便宜、無(wú)需用水的優(yōu)點(diǎn)，高溫高壓的工藝條件都非常適用，運(yùn)行成本較低、使用壽命較長(zhǎng)。然而由于空氣側(cè)具有較小的傳熱系數(shù)，在傳熱面積的要求較高，運(yùn)行時(shí)具有較大的噪音，環(huán)境溫度也會(huì)對(duì)物料的冷卻溫度造成較大的影響。

（五）直接接觸式冷卻器。在兩相物流的熱交換中一般用的是直接接觸式冷卻器，分散相為液相，連續(xù)相位氣象，任何一相都可以作為冷卻的物料。如果以液相作為被冷卻的物料，則可以使用低溫氣相物料或者空氣作為冷卻介質(zhì)，如果以氣相作為被冷卻的物料，則可以使用不易發(fā)揮的溶劑或者水作為冷卻介質(zhì)。

在我國(guó)的化工工藝中，普遍的用到了換熱器。換熱器也能夠輔助化工生產(chǎn)，提高化工生產(chǎn)的質(zhì)量和速率，使化工生產(chǎn)更加安全和環(huán)保，當(dāng)前我國(guó)的換熱器種類和形式較多，其不僅具有冷卻功能，而且還具有其他的優(yōu)點(diǎn)和作用。在化工工藝中要科學(xué)地選擇換熱器的，型號(hào)和種類，對(duì)換熱器進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，提高換熱器的工作性能，保障化工產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，推動(dòng)我國(guó)化工工藝的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]齊運(yùn)峰，彭卉，韓曉君，等.化工工藝流程圖閥門程序設(shè)計(jì)[J].工程設(shè)計(jì)CAD及自動(dòng)化，2010（1）

[2]周玲，劉雪東，李巖，等.雙套管雙管板換熱器流動(dòng)及傳熱性能數(shù)值模擬[J].化學(xué)工程，2011（12）.

[3]劉萌，王德武，趙斌，等.雙室雙管程蒸發(fā)器的平均傳熱系數(shù)[J].化學(xué)工程，2011（10）