换热器在化工工艺中的作用研究

【摘 要】换热器是一种热量交换设备，目前已经在过个化工生产过程的到应用，而作为化工工艺中一种常见的设备，热换器的质量好坏、安装优劣、类型等方面的差异都有可能影响到化工生产的质量。本文主要讨论换热器在化工工艺当中的作用，为同行业的相关技术发展尽一份微薄之力。

【关键词】换热器；化工工艺；工艺流程

作为现代工业中的一种，在保证化工产品质量的过程中换热器工序温度是非常重要的一环，各种不同类型的热换器也在不同的生产工艺流程中被应用，但是随着科技的进步，化工工业的发展，工业生产对于热换器的需求也越来越多样化，对于市面上新材料、新结构的出现，热换器还要面临着较快的更换使用率，这就要求对热换器进行精细化的设计和改良，在保证热换器基本性能的前提下，适应性的对工业生产中提出的要求作出调整，改变结构参数等主要的参数设计，都是每一个化工工艺人员所要考虑的主要问题。

1.换热器的概念和分类

换热器（英文翻译：Heat Exchanger），是将热流体产生的部分热量传递给冷流体的设备，也叫热交换器，在化工、石油、动力、食品及其他很多化工生产中占据重要地位，在化工生产中热换热器可以为当成加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，应用非常的广泛。由于介质、工况、温度、压力等的不同，换热器主要有以下几个分类。不同的分类在不同的化工生产应用中也有着不同的作用，下面详细解释。

1.1表面是换热器

表面式换热器是由壁面隔开的两种温度不同的流体在其中流动，通过壁面传热和对流作用的产生，两种对流流体进行热量交换。表面式换热器主要有管壳式、套管式两种。

1.2蓄热式换热器

蓄热式换热器是通过固体物质来实现的热量交换的，把热量高的流体传给较低的，然后热介质就能保存一定的热量，就好像是被充电一样，然后热介质可以对其他的物质进行加热等，主要类型有旋转式、阀门切换式。

1.3流体连接间接式换热器

把两个表面式换热器有循环通道连接起来的热换器，主要的作用是在高温流体和低温流体之间进行循环。

1.4直接接触式换热器

直接接触式换热器是两种流体不经过壁面隔开二直接换热的设备。

1.5复式换热器

同时具备热气面式和水水直接混流两种方式的导热设备，比单一水面式换热更加高效稳定。

2.换热器在化工工艺中的应用

从实际的效果中，我们得知换热器不仅能确保化工工艺的常规需求，还能从本质上改善化工生产的生产环境，从而提高化工产品的最终质量。我国现在实行的可持续发展战略也渗透到了化工生产领域中，节能和环保理念如何能引进传统的化工产业，是一个备受关注的问题，换热器的引入为这个问题寻找到了突破口，通过发明一系列功能新颖全面的换热器为化工生产在节能环保领域提供了可能，这些换热器通常具备节能、热导率高、性价比高、适用性强的特点，但是在选择不同类型的换热器的时候，我们要根据产品的结构设计，确保换热器的在工作时候的性能。

3.换热器在化工工艺中起到的作用

化热器在化工工艺中起到的作用可以按照不同情况分门别类，主要有以下几种

3.1冷却作用

即可以通过换热器的作用来等却化工材料，由于水的比热容较大，在吸收相同的热量的同时温度降低较少，所以很多时候冷凝剂多采用水，除非在需要较快的时间降温的时候才会使用到氟利昂和液氨。

3.2加热作用

热换器发挥加热重要过程用到最主要的介质是水蒸气，但是在某些特殊的要求下，要求对工业材料的温度较高的时候，可以采用油作为材料，毕竟油的沸点要远远高于水，虽然导出相同的热量的时候，油的温度降幅要高，但是这也是因为特殊的生产需要。

3.3再沸器

用于蒸馏蒸发塔底残留物，这个过程一般会发生相的变化，物料可以在热虹吸式再沸器的作用下自然循环蒸发。

3.4分凝器

分凝器是为了使得蒸馏塔顶部物料冷凝或反复冷凝，多次冷凝最终达到分离的目的。

3.5蒸发器

蒸发溶液和溶剂的主要设备。

4.热换器作为冷却作用下的常见状况

在生产过程中，由于经常出现水和化工材料混合的情况。很难控制生产工艺的温度，直接导致了产品质量低下，或者由于温度的变化，直接生产出了另一种物质，严重影响了化工工业的生产质量，热换器在用于化工工艺的过程中主要面临着很多不同的挑战，下面我们来一一阐述：

（1）当传热量较大时，应选用单位传热面积大的类型，板式换热器和管壳式换热器就是一组鲜明的对比，前者的单位传热面积为250平方米，而后者仅为110平方米，同时板式换热器由于材质的作用性价比也比板式的更加适合。

（2）由于在实际使用过程中，换热器的工作环境不一样，导致化工工艺对于换热器的需求不同，比如使用时的温度和压力的承受力不同，管壳式换热器的承受压力能达到35兆帕，温度最高的时候能达到450度，但是使用条件与材料有一定的要求，而面临生产中一般不超过150度，低于6兆帕的时候，可以选用板翅式的换热器。另外，管壳式换热器投资成本低，制造简单，应用的范围也比较广。

（3）对于气态物料的冷却方面，板翅式换热器相比于管壳式换热器，在物料结垢方面要做的略差，而物料量少，热量差距不大的时候，选用套管式热换器是正确的。

（4）虽然空气的传热系数小，传热需要较大的面积，而且物料还受到外部自然气温的影响，但是它成本非常低，而且寿命长，又非常的经济，在某种特殊的环境下空气冷却器是非常值得考虑的。

（5）直接接触式冷却，一般用于不能发生反应的两种气体之间的热量传递，由于物质的特性，气体在液化的时候需要的低温是不同的，两种气体热交换以后可以通过不同的手段分离出来，比如液化或者利用气体的溶解性等等。

5.结语

社会一直在发展，国与国之间的技术交流也在不断的增多，我们的市场也早已经发生了翻天覆地的变化，新的工业类型和技术设备不断的融入到日益壮大的化工生产中，目前的化工产业设置了多个环节，只有熟知热换器方方面面，才能发挥热换器在化工工艺中作用，促进化工工业的不断发展。 [科]

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