（一）：換熱器的分類

　　各種類型的換熱器作為工藝過程必不可少的設備，在化工生產過程起著不可或缺的作用，廣泛運用于石化、醫藥、動力、冶金、輕工等部門。

　　化工生產過程中涉及的換熱器種類多種多樣，可按照工藝功能及傳熱方式和結構進行分類。1冷卻器

　　冷卻工藝物流的設備。一般冷卻劑多采用水，若冷卻溫度低時，可采用氨或氟利昂作為冷卻劑。2加熱器

　　加熱工藝物流的設備。一般多采用水蒸氣作為加熱介質，當加熱溫度高時可采用導熱油、熔鹽等作為加熱介質。3再沸器

　　用于蒸發蒸餾塔底物料的設備。熱虹吸式再沸器被蒸發的物料依靠液壓頭差自然循環蒸發。動力循環式再沸器被蒸發的物流用泵進行循環蒸發。4冷凝器

　　蒸餾塔頂物流的冷卻或者反應器冷凝循環物流的設備，可分為分凝器和全凝器。分凝器主要實現組分再次分離或者排出惰性氣體和未冷凝氣體；全凝器實現對所有組分的全部冷凝。5蒸發器

　　專門用于蒸發溶液中水分或者溶劑的設備。2按傳熱方式和結構分類

　　1夾套換熱器

　　夾套換熱器在容器外壁安裝夾套制成，主要用于反應過程的加熱或冷卻，具有結構簡單的特點，但傳熱面易受容器壁面限制，傳熱系數小。為提高傳熱系數，可在釜內安裝攪拌器。2浸沒蛇管換熱器

　　浸沒式蛇管換熱器是由多根金屬管盤繞而成，或制成各種與容器相適應的形狀，并浸沒在容器內的溶液中。該換熱器具有結構簡單，便于防腐，可承受高壓的特點，但由于管外體積比管內的體積大很多導致管外流體的傳熱系數比較小。3噴淋式換熱器

　　噴淋式換熱器是將換熱管成排地固定在鋼架上，熱流體在管內流動，冷卻水從上方噴淋裝置均勻淋下。噴淋式換熱器的管外是一層湍動程度較高的液膜，管外給熱系數較沉浸式增大很多。另外，這種換熱器大多放置在空氣流通之處，冷卻水的蒸發亦帶走一部分熱量，可起到降低冷卻水溫度，增大傳熱推動力的作用。因此，和沉浸式相比，噴淋式換熱器的傳熱效果大有改善。4套管式換熱器

　　套管式換熱器是由不同直徑組成的同心套管，可根據換熱要求，將幾段套管用U形管連接，目的增加傳熱面積；冷熱流體可以逆流或并流。該換熱器具有結構簡單，耐高壓，傳熱系數大等優點。此外，也存在結構不緊湊，金屬消耗大以及接口多而易漏的缺點。5列管式換熱器

　　列管式換熱器又稱為管殼式換熱器，是*典型的間壁式換熱器，歷史悠久，占據主導作用，具有單位體積設備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結構堅固，可選用的結構材料范圍寬廣，操作彈性大，大型裝置中普遍采用。

　　分類

　　名稱

　　特性

　　管殼式

　　固定管板式

　　使用廣泛，但殼程不易清洗；管殼兩物流溫差大于60℃時應使用膨脹節，*大溫差不應大于120℃

　　浮頭式

　　殼程易清洗，管殼程溫差大于120℃，內墊片易滲漏

　　U型管式

　　造價較低，管程耐高壓，但管子不易更換和機械清洗

　　換熱器的簡單介紹（二）

　　按工藝功能選用換熱器

　　化工生產過程中涉及換熱器種類較多，如何根據不同的生產流程和生產規模設計出投資省、能耗低、傳熱效率高和維修方便的換熱器，成為至關重要的環節。工藝人員可按照工藝功能針對具體的需要選擇*合適的換熱器。

　　一、冷卻器1間壁式冷卻器

　　傳熱量較大時，應選用單位傳熱面積大的換熱器。板式換熱器和管殼式換熱器的傳熱面積分別可達250m2/m3以上和110 m2/m3，且板式換熱器的傳熱系數大于管殼式換熱器。因此，選用板式換熱器較經濟。

　　從換熱器使用溫度和壓力來看，管殼式換熱器的使用壓力可達35MPa，*高使用溫度為450℃。板式換熱器的壓力降大，對于壓降要求嚴格的工藝條件不能選用。此外，管殼式換熱器的制造方便，相對投資費用較低。因此，工程上常選用管殼式換熱器作為冷卻器。

　　空冷器是一種既省水又經濟的冷卻設備，它具有不需要水源，適宜高溫、高壓的工藝條件，使用壽命長，運轉費用低等優點；但空氣側的傳熱系數小，物料的冷卻溫度受環境溫度的影響大。空冷器如圖所示：

　　空冷器的設計和要點如下：

　　1、*高設計氣溫按全年5~10天所達到的*高平均氣溫計。

　　2、被冷卻的物料出口溫度應比設計溫度高15~20℃。若溫度低于15℃，則水冷比較經濟。

　　3、設計空冷器的結構參數。空冷器的寬度一般為2.5m，長度一般為7~9m。2直接接觸式冷卻器

　　選用直接接觸式冷卻器的工藝條件如下。

　　二、加熱器1高溫情況

　　當被加熱物料要求到達500℃以上時，可選用蓄熱式或直接火、電加熱等方式。當被加熱物料和加熱介質之間混合對工藝無影響時，采用蓄熱式。

　　當加熱物料不允許與加熱介質相混時，可采用電、火加熱的方式。直接火加熱釜式和管式加熱爐，釜式多用于處理少且間歇操作的工藝，而管式加熱爐選擇型式很多，如下圖所示。

　　電加熱方式可分為電阻加熱、工頻加熱以及表皮電流加熱等幾種。電加熱反應釜如下圖所示。

　　2中溫情況

　　中溫加熱（150~300℃）一般采用有機熱載體作為加熱介質。有機熱載體的使用方式可分為氣相和液相兩種。3低溫情況

　　選用低溫度（小于150℃）加熱器型式時，首先考慮的是管殼式換熱器。只有在工藝物料的特性或者工藝條件特殊時，才考慮選用其它型式。

　　三、再沸器

　　蒸餾塔底的再沸器也叫重沸器，多采用管殼式換熱器。在較高溫度時，可以采用管式爐換熱器形式。管殼式再沸器的形式較多，分為強制循環式、臥式熱虹吸式、立式熱虹吸式以及凱特爾式，其如下圖所示。

　　再沸器設計要點如下：

　　1、*大允許的熱負荷，有機液體動力循環再沸器為6000W/m2；自然循環再沸器為3800W/m2；水或低濃度水溶液再沸器動力式和熱虹吸式為9000W/m2。

　　2、設計給熱膜系數，有機液體為1600W/(m2?K)，水或低濃度溶液為5000 W/(m2?K)。

　　3、設計溫差，一般有機溶劑的溫差選用范圍20~50℃。

　　四、冷卻器

　　冷卻器一般用于蒸餾塔塔頂蒸汽的冷凝以及反應氣體的冷凝。1蒸餾塔頂冷凝器

　　對于蒸餾塔頂冷凝器，一般選用管殼式、空冷器、板翅式等換熱器作為冷凝器。蒸餾塔塔頂冷凝器安裝型式如下圖所示。

　　三種冷凝器安裝方式的特性比較

　　型式

　　優點

　　缺點

　　重力回流臥式冷凝器

　　傳熱系數大，運轉費用少

　　要高位安裝，很困難

　　重力回流立式冷凝器

　　可做過冷器，運轉費用少，結構緊密配管容易

　　傳熱系數較小，可將其安裝在塔頂，但整個塔高增加

　　泵送回流式冷凝器

　　安裝比較容易，適于大規模生產

　　運轉費用大，占地面積較大2反應器的冷凝器

　　反應器的冷凝器按流動方式主要分為順流和逆流兩種。圖中（a）為逆流式冷凝器，其配管簡單，但反應氣體上沖時，使其液膜增厚，傳熱系數降低。圖中（b）、（c）、（d）均為順流式冷凝器，具有相同的汽液流向，分離容易，特別適合于大量尾氣排放的反應系統。

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