（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(shè)備，在化工生產(chǎn)過程起著不可或缺的作用，廣泛運用于石化、醫(yī)藥、動力、冶金、輕工等部門。

　　化工生產(chǎn)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(jié)構(gòu)進行分類。1冷卻器

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

　　用于蒸發(fā)蒸餾塔底物料的設(shè)備。熱虹吸式再沸器被蒸發(fā)的物料依靠液壓頭差自然循環(huán)蒸發(fā)。動力循環(huán)式再沸器被蒸發(fā)的物流用泵進行循環(huán)蒸發(fā)。4冷凝器

　　蒸餾塔頂物流的冷卻或者反應器冷凝循環(huán)物流的設(shè)備，可分為分凝器和全凝器。分凝器主要實現(xiàn)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(xiàn)對所有組分的全部冷凝。5蒸發(fā)器

　　專門用于蒸發(fā)溶液中水分或者溶劑的設(shè)備。2按傳熱方式和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)簡單的特點，但傳熱面易受容器壁面限制，傳熱系數(shù)小。為提高傳熱系數(shù)，可在釜內(nèi)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(nèi)的溶液中。該換熱器具有結(jié)構(gòu)簡單，便于防腐，可承受高壓的特點，但由于管外體積比管內(nèi)的體積大很多導致管外流體的傳熱系數(shù)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(nèi)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(shù)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(fā)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(jù)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(jié)構(gòu)簡單，耐高壓，傳熱系數(shù)大等優(yōu)點。此外，也存在結(jié)構(gòu)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(jù)主導作用，具有單位體積設(shè)備所能提供的傳熱面積大，傳熱效果好，結(jié)構(gòu)堅固，可選用的結(jié)構(gòu)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(jié)，*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(nèi)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(chǎn)過程中涉及換熱器種類較多，如何根據(jù)不同的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)規(guī)模設(shè)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(guān)重要的環(huán)節(jié)。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(shù)大于管殼式換熱器。因此，選用板式換熱器較經(jīng)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(jīng)濟的冷卻設(shè)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(zhuǎn)費用低等優(yōu)點；但空氣側(cè)的傳熱系數(shù)小，物料的冷卻溫度受環(huán)境溫度的影響大。空冷器如圖所示：

　　空冷器的設(shè)計和要點如下：

　　1、*高設(shè)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(shè)計溫度高15~20℃。若溫度低于15℃，則水冷比較經(jīng)濟。

　　3、設(shè)計空冷器的結(jié)構(gòu)參數(shù)?？绽淦鞯膶挾纫话銥?.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(zhì)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(zhì)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(zhì)。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(huán)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(shè)計要點如下：

　　1、*大允許的熱負荷，有機液體動力循環(huán)再沸器為6000W/m2；自然循環(huán)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(shè)計給熱膜系數(shù)，有機液體為1600W/(m2?K)，水或低濃度溶液為5000 W/(m2?K)。

　　3、設(shè)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(yōu)點

　　缺點

　　重力回流臥式冷凝器

　　傳熱系數(shù)大，運轉(zhuǎn)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(zhuǎn)費用少，結(jié)構(gòu)緊密配管容易

　　傳熱系數(shù)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(guī)模生產(chǎn)

　　運轉(zhuǎn)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(shù)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(tǒng)。

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