柒文强
（联化科技股份有限公司，浙江台州318000）
摘要：本文从冷凝器的特点出发，介绍了冷凝器的工作原理，对设计阶段的冷凝器选型方法以及二次蒸汽冷凝器的设计选型进行了详细分析。
关键词：化工设计；冷凝器；设计；选型
前言
冷凝器在化学工业中的应用是非常广泛的，但是，当设计师在冷凝器的设计过程中，使冷凝器的设计负荷比运行负荷高很多，为了确保设计合理，需要对设计过程中的相关因素进行仔细分析研究。
1常用冷凝器特点分析
根据在基本培养基中的差异冷却的冷凝器，它可分为水冷式冷凝器，空气冷却式冷凝器和蒸发冷凝器三类。首先，大多数水冷式冷凝器是水冷介质用水温度来控制热源，一般循环冷却水的使用，根据它的结构的差别，它可以分为壳体和壳管式冷凝器的冷凝器2种，其中最常见的壳管式冷凝器，其主要特点是安装在室外，占地面积小；冷却水却水流速高，对水源无特殊要求，可以用一般的水;比传热系数高；水的消耗，长时间放置在空气管易受腐蚀，泄漏很难找到;当管是清洁的，不需要制冷系统停止工作正常。其次，喷水冷凝器。其主要特点是容易制造的，其结构相对简单；容易清洁；容易发现氨气泄漏现象，维护方便；要求不高的水质。第三，空气冷却的冷凝器，该冷凝器的主要特点是易于释放远离空气热，与空气可形成自然对流；使用氟利昂作为制冷装置，代替水的使用更方便。第四，水―空气冷凝器。冷凝器而冷空气和水，以主要依靠水被蒸发的传热管表面的影响下，吸收大量的热，主要是空气将加速水蒸气的蒸发而去。因此，冷凝器在干燥的地方，在那里水质差是比较合适的特点是小用水量。第五，蒸发式冷凝器。冷凝器冷却效果依赖于由隔板侧制冷剂产生制冷剂进行热蒸发蒸发以液化，以实现冷却效果。
2冷凝器的工作原理
2.1蒸汽压缩式制冷原理
通常通过一个制冷压缩机，蒸发器的空气，一个冷凝器和一个节流阀4的部分共同构成了蒸汽压缩式制冷系统，通过管到把这四个不同部件连接在一起进而形成一个封闭的系统，在系统中制冷剂流动变化和外部进行热量的交换。
2.2制冷系统的基本原理
在蒸发器中的制冷剂被冷却物的热量吸收后，将其气化成温度和气压相对较低的蒸汽，此时压缩机将把它们被吸入之后将其压缩为温度和压力相对高的蒸汽之后排入到冷凝器，在冷凝器中向水和空气等中散发热量，经过冷却后形成的高压液体通过节流阀被节流成温度和压力相对低的制冷剂，然后进入到蒸发器中再次吸收热气化，从而使整个冷冻装置中，就能够不间断的完成质量循环。
2.3制冷系统构成
通常包括蒸发器，冷凝器，节流阀和压缩机工程构成一个完整的制冷系统，发挥各自的作用是不一样的，他们则通过联合行动，形成一个完整的制冷系统，使系统功能的正常发挥。
3设计阶段的冷凝器选型方法
3.1冷凝段
气流速度和液体膜的厚度，这些会给冷凝传热造成影响，此外，还有很多因素会给冷凝器造成影响，在低流速下可以把气体流速对冷凝传热造成的影响忽略，但在高流速时会产生明显的影响。空气流的表面上一般液膜将显著粘性应力过程中，如果膜厚度较小那么气流会更小，因此它是最好的尝试，以改善薄膜将传递的热效率。在对冷凝器的冷凝断的计算，当整个缩合过程分段应计算，先计算的热量和温度段的量，各段将从点被确定，那么结果将根据每分钟的平均已知计算在计算出的热段差，最后在整个过程进行了全面分析，计算传热之间的平均温差。
3.2过热段
伴随冷凝器系统压力的逐渐减小，如果有一个不同的气相物混合在冷凝蒸气流中，此时冷凝器进口将呈现过热状态，如果热量被直接用作过热范围，对传热温差进行计算的时候应该井露点的温度大小作为进口的温度大小;假如过热段占所需热量的相当大的比例，则应当分别单独计算过热段。
3.3过冷段
一般计算过冷断的热传递也是在对传热管进行计算。如果壳程太冷通常通过控制操作来调节，如果在设计中选优传热面积有一个比较大的余量，可以通过调整管的数量，以控制在冷凝的冷凝水的出口温度。通常可以按照液体显热传热的过程将管内冷您过程中的过冷段的传热计算出来，如果是不凝结的过冷段应按照与非冷凝的两相流动进行计算。
3.4冷凝器不互溶混合物的冷凝传热问题
在蒸汽的冷凝过程中冷凝不混溶的烃混合物将被冷凝，从而两种不混溶液体的形成，含烃混合物冷凝蒸气是典型的离子。在汽-液平衡计算，尽可能以分段的实际情况的时间，以确保数据更准确，分段点然后计算以确保传热计算结果之间的平均温度差的精度。
4二次蒸汽冷凝器的设计
4.1二次蒸汽冷凝器
在炼油厂作为加热或冷却的热交换器，蒸馏操作蒸馏和冷凝器，化学蒸发设备的加热室。换热器是实现传热过程的基本设备，还更典型的换热设备，被广泛应用于工业。
4.2工艺流程及结构
饱和蒸汽应该进入换热器壳的顶部，冷凝水从壳体底部排出，冷却水进入从下面从出口排出顶部的入口的热交换器。这种结构可以快速地降低材料的温度，在工作时的热流体离开外壳，采取管的冷却流体，大大增加的接触面积，加快了传热速率。
同时，当温度差大，在焊接壳体补偿环的适当部分通过补偿线圈，以适应不同的水平壳体和管束扩大的（也称为伸缩缝），弹性变形（拉伸或压缩）。
4.3结构特点
此热交换器的特征是壳和管板直接焊接，结构简单紧凑。在同一外壳中直径排气管更多。管式换热器具有容易制造，成本低，处理能力大，适应性强的传热表面清洗更方便，结构材料的选择范围，可以在壳体恒温调节器等的使用，因为这两个管板有在管之间的相互支持，管板得到了加强，因此在各种排管容器管板在其最薄，成本较低的，因而得到广泛应用。
4.4设计方案的确定
（1）对于列管式换热器，首先，根据换热流体的腐蚀性或其它特征的传热流体确定材料的结构，然后根据所选择的材料的加工性能，流体的压力和温度，热交换器的温度差，该热交换器的热负荷，安装及维护和维修清洗要求和经济合理性等，以确定其类型。列管式换热器是较为典型的换热设备，在行业应用有着悠久的历史，具有易于制造，成本低，处理能力大，可供选用的结构材料宽泛、适应性强、可用于调温调压场合等优点。
（2）流体通过空间，冷却水管走管程有以下几个原因：冷却水经常使用河水或井水，水是脏的，硬度高，加热时容易结垢，在管内易清理；加热的流体应走管程，以增加有效使用的热量；被冷却的流体远离壳程，以便热量散失；饱和蒸汽由于比较清洁应该在壳程中流过，以促进冷凝液的排出。要做到这一点，冷却水走管程，蒸汽走壳程。
（3）流体的流动方向选择：饱和水蒸汽应该从热交换器壳程顶部进入，从壳程的底部排出的冷凝水，冷却水是通常从热交换器的底部入口进入，顶端出口排出，可减少冷却水流动中的死角，为了提高有效利用传热面积的流动，所以使用逆流。
（4）流速的选择：热换器内流体的流速，通过经济核算确定的大小。在混合动力中的流体的流量可以提高对流热，减少的污垢沉积在传热管的表面上的可能性。减少了污垢性，以使总传热系数的增加，减少投资资金和设备的传热面积；然而，流量增大，又使得流体阻力增大，功率消耗增大，从而使运行成本的增加，如果流速增加太多，还会使换热器产生振动，影响设备寿命，所以选择合适的流速是非常重要的。
（5）冷却剂以及出口温度确定：选择水作为冷却剂，可以采取直接从大自然中，不必经过特殊处理，本地丰富的水资源，可以减少换热面积，降低设备成本。
板表面冷凝器工作原理：二次蒸汽进入真空腔板的冷凝器，在板内经过三次迂回后冷凝成水，而未凝结的不凝结性气体在真空泵的上部被抽出，冷却水通过分配器，形成在板片上的液膜，沿板片自由降落到地步。
5结语
总之，在冷凝器的设计中，设计师需要对冷凝器的各方面因素全面的分析和计算，选择合适的材料和图案，以确保设计合理，从而使冷凝器的作用得到真正发挥。
参考文献：
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