淺談換熱器在化工工藝中的作用

摘 要：在化工工藝中，換熱器發揮著重要的作用。換熱器指的是一種熱量交換設備，能夠向冷流體傳遞熱流體的熱量，從而提升冷流體的熱量。化工產品的生產效率和質量都會受到換熱器質量的影響。本文對換熱器進行了簡要的介紹，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用的注意問題。

關鍵詞：換熱器；化工工藝；應用；

文章編號：1674-3520（2015）-07-00-01

當前在我國的醫藥、石油和化工生產行業中，普遍地應用到了換熱器。換熱器能夠保持化工生產的恒溫狀態，提高化學產品的質量。因此，在化工生產的過程中，要合理地選擇換熱器，對換熱器的工作性能和型號進行嚴格的要求，提高化工生產的質量和效率。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品。

一、換熱器

（一）換熱器的含義。換熱器是一種常見的熱量交換設備，其作用主要是向冷流體傳遞熱量，使化工生產的過程保持一個恒定的溫度。換熱器在化工生產中應用的非常普遍，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，可以將換熱器分為三個主要類型：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）換熱器的設計。在化工工藝中，首先要選擇合適的換熱器型號進行化工生產。與此同時，還要對換熱器進行科學的計算和設計，從而保障換熱器的傳熱效果。以換熱器的數據分析為基礎，有效地提高化工產品生產的效率和質量。主要有三種數據信息在換熱器設計中使用得比較廣泛，分別為物理數據、工藝數據和結構數據[1]。換熱器的主要設計對象有兩個方面：流體阻力和傳熱，根據這些數據確定換熱器的結構設計參數，設計合適的換熱器，提高換熱器的性能和質量。

二、化工工藝中換熱器的主要作用

我國的化工工業發展的非常迅速，科技含量不斷提高，新的設備儀器和科學技術不斷地用的化工工業中，進一步提高了化工生產效率和質量。與此同時，換熱器也在我國的化工產業中得到了廣泛的應用。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在以下幾個方面。

（一）分凝器。蒸餾塔頂物料的反應器或者冷凝器冷凝循環回流，在這個過程中能夠進行多組分的冷凝，從而使混合組分的泡點低于冷凝溫度。此時還有一部分沒有冷凝的組分，再一次分離的目的已經達到了。多組分的冷凝中如果含有惰性氣體，則混合組分的泡點就會高于或等于多組分冷凝器的最終冷凝溫度，從而實現全部冷凝。可以對冷凝液進行再過冷，使之便于儲存[2]。

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

（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基本功能。換熱器能夠有效地提高物料的溫度，對物料進行加熱。水蒸氣是常用的加熱介質，如果化學工藝有著較高的溫度要求，水蒸氣達不到相關的要求，則可以用導用油來代替水蒸氣，從而對物料進行加熱。

（四）冷卻作用。冷卻作用是換熱器的基本作用，也就是換熱器來降低物料的溫度，冷卻物料。在化工工業生產中，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充當冷卻劑。

三、在化工工藝中，應用換熱器的注意事項

在化工工藝中使用換熱器能夠有效的發揮其冷卻作用，使化工生產更加順利和安全，提高化工生產的效率和質量。用換熱器進行冷卻作用的過程中，要注意一些常見的問題和情況，提高使用的安全性和經濟性。

（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，超過了管殼式換熱器的兩倍。管殼式換熱器的傳熱系數也小于板式換熱器，因此從經濟角度和使用角度都應該選擇板式換熱器[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，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。如果化工工藝對于壓降有著較嚴的要求，則不能選擇板式換熱器。與此同時由于管殼式換熱器具有較低的投資費用，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物料的冷卻，與此同時與管殼式換熱器相比，板翅式換熱器的造價也相對低廉。在化工工藝中，如果物料結垢的情況比較嚴重，管殼式換熱器具有較好的容納污垢的能力。如果物料量相對較小，傳熱量不大，套管式換熱器是一個良好的選擇。

（四）空氣冷卻器。空氣冷卻器是一種冷卻設備，其具有造價便宜、無需用水的優點，高溫高壓的工藝條件都非常適用，運行成本較低、使用壽命較長。然而由于空氣側具有較小的傳熱系數，在傳熱面積的要求較高，運行時具有較大的噪音，環境溫度也會對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，如果以氣相作為被冷卻的物料，則可以使用不易發揮的溶劑或者水作為冷卻介質。

在我國的化工工藝中，普遍的用到了換熱器。換熱器也能夠輔助化工生產，提高化工生產的質量和速率，使化工生產更加安全和環保，當前我國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點和作用。在化工工藝中要科學地選擇換熱器的，型號和種類，對換熱器進行設計和計算，提高換熱器的工作性能，保障化工產品的安全生產，推動我國化工工藝的發展。

參考文獻：

[1]齊運峰，彭卉，韓曉君，等.化工工藝流程圖閥門程序設計[J].工程設計CAD及自動化，2010（1）

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

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