化工企业中冷凝器的选择和应用

摘 要：随着我国经济的快速发展，冷凝器在化工领域得到了广泛应用，但值得注意的是，冷凝器在使用过程中也出现了多种多样的问题，本文主要介绍了冷凝器的特点和工作原理，以及冷凝器的选型，希望能对化工企业中，冷凝器的选择和应用有所帮助。

关键词：化工企业 冷凝器 选型

冷凝器在化工领域得到了广泛应用，但存在的问题是，设计人员在设计冷凝器时，往往不会考虑冷凝器的实际运行负荷，为了使设计工作更加合理，就要认真研究与设计工作密切相关的一些因素。

一、常用冷凝器特点分析

冷凝器依据冷却介质不同，可以分为下面这些种类：水冷式、空气冷却式、蒸发式冷凝器三大类。第一，水冷式冷凝器主要依靠水来冷却，在控制热量时主要利用水，一般情况下可以循环使用冷却水，依据结构的不同，可以分为套管式和壳管式冷凝器两种，最为多见的冷凝器是壳管式冷凝器，本身具有的优点是可以安装在室外，占地面积小；冷却水具有较高的速度流动，并且对水质的要求较低，一般水就可以；进行热传导时效率较高，本身消耗水较多，如果长期放置在空气中，则会受到腐蚀，容易出现泄漏，并且不易被人发现；在清理管子时，制冷系统可以正常工作，不受影响。

二、冷凝器概述

（一）蒸汽压缩式制冷原理

蒸汽压缩式制冷系统的构成一般是制冷压缩机、蒸发气、冷凝器、节流阀四个部分，利用管道连接这四个部件，从而共同构成一个密闭的系统，制冷剂在这个密闭的系统中流动，与外界产生热量交换。

（二）制冷系统的基本原理

在蒸发器中，制冷剂吸收被冷却物体的热量，从而将自身气化，形成温度和气压较低的蒸汽，压缩机吸入这些蒸汽后，增加气压和温度，然后将其压入冷凝器，在冷凝器，这些蒸汽将自身热量传导给水和空气，然后在充分冷却以后，形成高压液体流经节流阀，成为温度和气压较低的制冷剂，然后再次进入蒸发气中吸收热量，发生气化，这种循环方式在制冷系统中不断运行，从而完成质量循环。

（三）制冷系统的构成

形成一个完整的制冷系统，使得系统的功能得以正常发挥。一个完整的制冷系统，通常情况下是由蒸发器、冷凝器、节流阀、压缩机四部分组成，这四个部分在工作中分别具有不同作用，通过共同工作才能形成一个有效的制冷系统，发挥系统的正常功能。

三、设计阶段的冷凝器选型方法

（一）冷凝段

系统中对冷凝器传热具有一定影响作用的是气流速度和液膜的厚度，另外，还有很多因素都会对冷凝传热造成一定的影响，如果处于较低流速时，这时可以忽略气体流速对冷凝传热的影响，但在较高流速时，则会产生很大的影响。一般情况下，液膜表面气流会产生较大的粘滞应力，在实际操作时，假如液膜的厚度越小，那么气流的影响也会越小，因此，最好使用液膜当中最薄的，则会使传热效率得以提高。

（二）过热段

在冷凝器本身压力不断减小过程中，假如存在不同气相物流同时对其冷凝，那么冷凝器的入口就会出现过热现象，如果把过热段的热量作为冷凝段的范围，计算传热温差，那么就需要将露点的温度当作进口的温度；假如过热段的热量具有较高比例，那么就要单独计算过热段的热量。

（三）过冷段

在计算过冷段传热时，实际上也就是对管程传热的计算。假如出现壳程太冷的情况，可以利用操作控制来调节，假如在设计过程中选优的传热面积存在较大的余量，可以利用冷凝液中管子数量多少调节控制冷凝液的出口温度。一般情况下，可以依据液体显热传热的过程，计算管内冷却过程中过冷段的传热，假如存在不冷 气冷凝的过冷段，那么在计算时就是应用非冷凝的两相流动传热。

（四）传热问题

在冷凝器不互溶混合物的冷凝过程中，油气和蒸汽也会发生冷凝现象，从而产生两个不互溶的液相，含有蒸汽的烃类混合物的冷凝就可以说明这一点。在计算气液平衡时，要依据当时的实际情况，计算时分几段以保证分段点的数据更加准确，才能保证计算传热平均温差结果的准确性。

四、蒸汽冷凝器的设计方法

第一，在设计列管式换热器时，首先应该确定认真研究之后的换热器结构材料，然后依据确定材料的不同要求，以及在节约资金的前提下，确定交换器的型号。列管式交换器在工业中已经得到了多年应用，并且使用效果十分理想，本身具有很多优点，所以具有较大的发展潜力，将会得到普遍应用。

第二，流体流经空间，冷却水需要走管程的原因是：1）在一般情况下，冷却水都取自于井水或江水，水的质量不能保证，假如长期加热，则会出现较多水垢，不易于清理管内；2）在对流体进行加热之后，让流体走管程可以使热量发挥最大的作用。3）饱和的由于较为干净，可以走壳程，有利于冷凝液的排出，所以，蒸汽走壳程，冷却水要走管程。

第三，在确定流体和流动方向时，利用上面提到的方法可以将冷却水流动的死角降到最小，可以增大传热面积，保证热交换率的提高。

第四，在确定流速时，首先应该进行经济核算，才能确定合理的流速，流速不能过大，也不能过小，这是由于如果加快流速，虽然可以增大热交换面积，但同时出现的情况是阻力也会大大增加，产生较大的运行成本，流速过大还会使热交换器出现较大振动，使设备的寿命减短。

五、结语

总之，在设计冷凝器过程中，设计人员应该认真研究冷凝器的影响因素，确定适宜的材料和型号，使设计工作最为科学，让冷凝器发挥最大作用。对于蒸发式冷凝器来讲，要定期进行维护与保养，才能提高设备的换热效率，延长机器的使用寿命，达到节能减排的目的，保护人类居住环境。

参考文献

[1]蒋含文. 化工设计中常用冷凝器的设计选用[J]. 科技致富向导.2010（26）

[2]李明. 化工设计中冷凝器的设计选型[J]. 石油和化工设备.2011（05）