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備，目前已經在過個化工生產過程的到應用，而作為化工工藝中一種常見的設備，熱換器的質量好壞、安裝優劣、類型等方面的差異都有可能影響到化工生產的質量。本文主要討論換熱器在化工工藝當中的作用，為同行業的相關技術發展盡一份微薄之力。

【關鍵詞】換熱器；化工工藝；工藝流程

作為現代工業中的一種，在保證化工產品質量的過程中換熱器工序溫度是非常重要的一環，各種不同類型的熱換器也在不同的生產工藝流程中被應用，但是隨著科技的進步，化工工業的發展，工業生產對于熱換器的需求也越來越多樣化，對于市面上新材料、新結構的出現，熱換器還要面臨著較快的更換使用率，這就要求對熱換器進行精細化的設計和改良，在保證熱換器基本性能的前提下，適應性的對工業生產中提出的要求作出調整，改變結構參數等主要的參數設計，都是每一個化工工藝人員所要考慮的主要問題。

1.換熱器的概念和分類

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

1.1表面是換熱器

表面式換熱器是由壁面隔開的兩種溫度不同的流體在其中流動，通過壁面傳熱和對流作用的產生，兩種對流流體進行熱量交換。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固體物質來實現的熱量交換的，把熱量高的流體傳給較低的，然后熱介質就能保存一定的熱量，就好像是被充電一樣，然后熱介質可以對其他的物質進行加熱等，主要類型有旋轉式、閥門切換式。

1.3流體連接間接式換熱器

把兩個表面式換熱器有循環通道連接起來的熱換器，主要的作用是在高溫流體和低溫流體之間進行循環。

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過壁面隔開二直接換熱的設備。

1.5復式換熱器

同時具備熱氣面式和水水直接混流兩種方式的導熱設備，比單一水面式換熱更加高效穩定。

2.換熱器在化工工藝中的應用

從實際的效果中，我們得知換熱器不僅能確?；すに嚨某Ｒ幮枨?，還能從本質上改善化工生產的生產環境，從而提高化工產品的最終質量。我國現在實行的可持續發展戰略也滲透到了化工生產領域中，節能和環保理念如何能引進傳統的化工產業，是一個備受關注的問題，換熱器的引入為這個問題尋找到了突破口，通過發明一系列功能新穎全面的換熱器為化工生產在節能環保領域提供了可能，這些換熱器通常具備節能、熱導率高、性價比高、適用性強的特點，但是在選擇不同類型的換熱器的時候，我們要根據產品的結構設計，確保換熱器的在工作時候的性能。

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別類，主要有以下幾種

3.1冷卻作用

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

3.2加熱作用

熱換器發揮加熱重要過程用到最主要的介質是水蒸氣，但是在某些特殊的要求下，要求對工業材料的溫度較高的時候，可以采用油作為材料，畢竟油的沸點要遠遠高于水，雖然導出相同的熱量的時候，油的溫度降幅要高，但是這也是因為特殊的生產需要。

3.3再沸器

用于蒸餾蒸發塔底殘留物，這個過程一般會發生相的變化，物料可以在熱虹吸式再沸器的作用下自然循環蒸發。

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冷凝，多次冷凝最終達到分離的目的。

3.5蒸發器

蒸發溶液和溶劑的主要設備。

4.熱換器作為冷卻作用下的常見狀況

在生產過程中，由于經常出現水和化工材料混合的情況。很難控制生產工藝的溫度，直接導致了產品質量低下，或者由于溫度的變化，直接生產出了另一種物質，嚴重影響了化工工業的生產質量，熱換器在用于化工工藝的過程中主要面臨著很多不同的挑戰，下面我們來一一闡述：

（1）當傳熱量較大時，應選用單位傳熱面積大的類型，板式換熱器和管殼式換熱器就是一組鮮明的對比，前者的單位傳熱面積為250平方米，而后者僅為110平方米，同時板式換熱器由于材質的作用性價比也比板式的更加適合。

（2）由于在實際使用過程中，換熱器的工作環境不一樣，導致化工工藝對于換熱器的需求不同，比如使用時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到35兆帕，溫度最高的時候能達到450度，但是使用條件與材料有一定的要求，而面臨生產中一般不超過150度，低于6兆帕的時候，可以選用板翅式的換熱器。另外，管殼式換熱器投資成本低，制造簡單，應用的范圍也比較廣。

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

（4）雖然空氣的傳熱系數小，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，又非常的經濟，在某種特殊的環境下空氣冷卻器是非常值得考慮的。

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

5.結語

社會一直在發展，國與國之間的技術交流也在不斷的增多，我們的市場也早已經發生了翻天覆地的變化，新的工業類型和技術設備不斷的融入到日益壯大的化工生產中，目前的化工產業設置了多個環節，只有熟知熱換器方方面面，才能發揮熱換器在化工工藝中作用，促進化工工業的不斷發展。 [科]

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