（一）：换热器的分类

　　各种类型的换热器作为工艺过程必不可少的设备，在化工生产过程起着不可或缺的作用，广泛运用于石化、医药、动力、冶金、轻工等部门。

　　化工生产过程中涉及的换热器种类多种多样，可按照工艺功能及传热方式和结构进行分类。1冷却器

　　冷却工艺物流的设备。一般冷却剂多采用水，若冷却温度低时，可采用氨或氟利昂作为冷却剂。2加热器

　　加热工艺物流的设备。一般多采用水蒸气作为加热介质，当加热温度高时可采用导热油、熔盐等作为加热介质。3再沸器

　　用于蒸发蒸馏塔底物料的设备。热虹吸式再沸器被蒸发的物料依靠液压头差自然循环蒸发。动力循环式再沸器被蒸发的物流用泵进行循环蒸发。4冷凝器

　　蒸馏塔顶物流的冷却或者反应器冷凝循环物流的设备，可分为分凝器和全凝器。分凝器主要实现组分再次分离或者排出惰性气体和未冷凝气体；全凝器实现对所有组分的全部冷凝。5蒸发器

　　专门用于蒸发溶液中水分或者溶剂的设备。2按传热方式和结构分类

　　1夹套换热器

　　夹套换热器在容器外壁安装夹套制成，主要用于反应过程的加热或冷却，具有结构简单的特点，但传热面易受容器壁面限制，传热系数小。为提高传热系数，可在釜内安装搅拌器。2浸没蛇管换热器

　　浸没式蛇管换热器是由多根金属管盘绕而成，或制成各种与容器相适应的形状，并浸没在容器内的溶液中。该换热器具有结构简单，便于防腐，可承受高压的特点，但由于管外体积比管内的体积大很多导致管外流体的传热系数比较小。3喷淋式换热器

　　喷淋式换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水从上方喷淋装置均匀淋下。喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多。另外，这种换热器大多放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦带走一部分热量，可起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用。因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善。4套管式换热器

　　套管式换热器是由不同直径组成的同心套管，可根据换热要求，将几段套管用U形管连接，目的增加传热面积；冷热流体可以逆流或并流。该换热器具有结构简单，耐高压，传热系数大等优点。此外，也存在结构不紧凑，金属消耗大以及接口多而易漏的缺点。5列管式换热器

　　列管式换热器又称为管壳式换热器，是*典型的间壁式换热器，历史悠久，占据主导作用，具有单位体积设备所能提供的传热面积大，传热效果好，结构坚固，可选用的结构材料范围宽广，操作弹性大，大型装置中普遍采用。

　　分类

　　名称

　　特性

　　管壳式

　　固定管板式

　　使用广泛，但壳程不易清洗；管壳两物流温差大于60℃时应使用膨胀节，*大温差不应大于120℃

　　浮头式

　　壳程易清洗，管壳程温差大于120℃，内垫片易渗漏

　　U型管式

　　造价较低，管程耐高压，但管子不易更换和机械清洗

　　换热器的简单介绍（二）

　　按工艺功能选用换热器

　　化工生产过程中涉及换热器种类较多，如何根据不同的生产流程和生产规模设计出投资省、能耗低、传热效率高和维修方便的换热器，成为至关重要的环节。工艺人员可按照工艺功能针对具体的需要选择*合适的换热器。

　　一、冷却器1间壁式冷却器

　　传热量较大时，应选用单位传热面积大的换热器。板式换热器和管壳式换热器的传热面积分别可达250m2/m3以上和110 m2/m3，且板式换热器的传热系数大于管壳式换热器。因此，选用板式换热器较经济。

　　从换热器使用温度和压力来看，管壳式换热器的使用压力可达35MPa，*高使用温度为450℃。板式换热器的压力降大，对于压降要求严格的工艺条件不能选用。此外，管壳式换热器的制造方便，相对投资费用较低。因此，工程上常选用管壳式换热器作为冷却器。

　　空冷器是一种既省水又经济的冷却设备，它具有不需要水源，适宜高温、高压的工艺条件，使用寿命长，运转费用低等优点；但空气侧的传热系数小，物料的冷却温度受环境温度的影响大。空冷器如图所示：

　　空冷器的设计和要点如下：

　　1、*高设计气温按全年5~10天所达到的*高平均气温计。

　　2、被冷却的物料出口温度应比设计温度高15~20℃。若温度低于15℃，则水冷比较经济。

　　3、设计空冷器的结构参数。空冷器的宽度一般为2.5m，长度一般为7~9m。2直接接触式冷却器

　　选用直接接触式冷却器的工艺条件如下。

　　二、加热器1高温情况

　　当被加热物料要求到达500℃以上时，可选用蓄热式或直接火、电加热等方式。当被加热物料和加热介质之间混合对工艺无影响时，采用蓄热式。

　　当加热物料不允许与加热介质相混时，可采用电、火加热的方式。直接火加热釜式和管式加热炉，釜式多用于处理少且间歇操作的工艺，而管式加热炉选择型式很多，如下图所示。

　　电加热方式可分为电阻加热、工频加热以及表皮电流加热等几种。电加热反应釜如下图所示。

　　2中温情况

　　中温加热（150~300℃）一般采用有机热载体作为加热介质。有机热载体的使用方式可分为气相和液相两种。3低温情况

　　选用低温度（小于150℃）加热器型式时，首先考虑的是管壳式换热器。只有在工艺物料的特性或者工艺条件特殊时，才考虑选用其它型式。

　　三、再沸器

　　蒸馏塔底的再沸器也叫重沸器，多采用管壳式换热器。在较高温度时，可以采用管式炉换热器形式。管壳式再沸器的形式较多，分为强制循环式、卧式热虹吸式、立式热虹吸式以及凯特尔式，其如下图所示。

　　再沸器设计要点如下：

　　1、*大允许的热负荷，有机液体动力循环再沸器为6000W/m2；自然循环再沸器为3800W/m2；水或低浓度水溶液再沸器动力式和热虹吸式为9000W/m2。

　　2、设计给热膜系数，有机液体为1600W/(m2?K)，水或低浓度溶液为5000 W/(m2?K)。

　　3、设计温差，一般有机溶剂的温差选用范围20~50℃。

　　四、冷却器

　　冷却器一般用于蒸馏塔塔顶蒸汽的冷凝以及反应气体的冷凝。1蒸馏塔顶冷凝器

　　对于蒸馏塔顶冷凝器，一般选用管壳式、空冷器、板翅式等换热器作为冷凝器。蒸馏塔塔顶冷凝器安装型式如下图所示。

　　三种冷凝器安装方式的特性比较

　　型式

　　优点

　　缺点

　　重力回流卧式冷凝器

　　传热系数大，运转费用少

　　要高位安装，很困难

　　重力回流立式冷凝器

　　可做过冷器，运转费用少，结构紧密配管容易

　　传热系数较小，可将其安装在塔顶，但整个塔高增加

　　泵送回流式冷凝器

　　安装比较容易，适于大规模生产

　　运转费用大，占地面积较大2反应器的冷凝器

　　反应器的冷凝器按流动方式主要分为顺流和逆流两种。图中（a）为逆流式冷凝器，其配管简单，但反应气体上冲时，使其液膜增厚，传热系数降低。图中（b）、（c）、（d）均为顺流式冷凝器，具有相同的汽液流向，分离容易，特别适合于大量尾气排放的反应系统。

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