石油化工行业中换热器的种类及用途原理

【摘要】随着世界能源问题的日益严峻以及化工产业的不断发展，换热器的应用需求非常广泛，同时也在石油化工领域占据了很大的比例。近年来国内换热器行业在节能、传热、降压等方面的研究取得了显著成绩。本研究主要涉及的方向是换热器的种类以及各种换热器的工作原理和用途，以便于增强对换热器的了解，并且为以后的研究提供参考。

【关键词】石油化工行业；换热器种类；原理用途

随着近代低碳工业的不断发展，在工业领域相继出现了越来越多的新型高效的换热器。而在当今社会的石油化工行业中，换热器的应用更是十分广泛。在此大的环境背景下，深入地研究在石油化工方面换热器的工作原理及种类是十分必要的，避免因为换热器的损坏从而造成严重的经济损失。

1.热换器的概念及其发展现状

换热器是在石油化工、电力冶金、能源制备等行业中应用十分广泛的单元设备之一，但在石油化工方面应用最为广泛。换热器是将温度进行交换，从而达到热量交换的目的。也就是可以将低温的媒介对高温的介质进行降温或者预冷，将高温的介质对低温的介质进行加热，使流体温度达到工艺流程规定的指标的热量交换设备，又称热交换器。

世界上最早出现的是板式换热器，随机又出现了螺旋板式换热器和板翅式换热器。由于科技的发展，换热器的需求急剧上升，进入二十一世纪以后，世界上的换热器产业的技术水平得到迅速提升。我国的换热器发展起步较晚，1963年制造出了中国第一台管壳式换热器， 随后又研制了第一台板式换热器，第一台螺旋板式换热器。二十世纪 80年代后，以折流杆换热器、双壳程换热器、板壳式换热器为代表的高效换热器的出现，是源于在国内掀起了自主开发传热技术的热潮，极大地促进了我国热换器的发展进步。目前换热器从大的分类角度上可以分为混合式、蓄热式和间壁式三类。

2.换热器的种类及用途原理

2.1板式换热器

板式换热器是使用时间最早，也是最为典型的间壁换热器，可以分为焊接式和可拆式两种类型，在换热器应用领域中占据主要地位。板式换热器形成的原理是按照固定的间隔把一系列的波纹状薄板通过垫片紧压而形成，应对较高的压力以及较高的温度的一种换热器是高效板式换热器。具体来说，焊接式板式换热器具备较强的便捷性、不易泄漏、耐高温高压、传热性能良好、价格便宜的优点，不易清洗是最主要的缺点，因此只适用于不结垢介质的换热环境。可拆式换热器的工作原理是利用橡胶垫对换热片进行密封，同时在不同的换热场合都能够对换热片的数量进行比较灵活的增减。优点是可以进行灵活的拆解清洗，缺点是不能用于高温高压的换热环境。这一类型的换热器在海上石油的生产过程中得到了良好的应用，它可以对机械润滑油和淡水及相关的中间产物进行冷却，而且也能够用来加热原油。

2.2螺旋折流板换热器

螺旋折流板换热器是最新发展起来的一种管壳式换热器，在世界上的各个行业及地区都获得了广极大地认可并投入使用。螺旋折流板换热器的折流板相互形成一种特殊的螺旋形结构，为了提高了换热效率，设计者在折流板与壳程流体的流动方向上设计出了一定的角度，从而使壳程流体做螺旋运动，这一设计能够大大的减少管板与壳体之间易结垢的死角。优点是传热系数高和自冲刷防沉积，使其广泛应用于石油化工行业。主要用于加热和冷却汽柴油、氨水、氯水、盐水、强碱强酸的，还有就是对醇类、树脂、尿素、及其中间物的进行加热冷却、冷凝及再煮沸。

2.3管壳式换热器

主要的组成部分是壳体、管束、管板和封头，其工作原理是利用内部的螺旋管进行传热。优点是结构坚固，体积小从而占地面积小，可以有效的节约金属材料，故而成为许多行业公司企业的第一选择。缺点是由于结构相比板式换热器紧凑，因此在换热效率的方面略低于板式换热器。近年来我国吸取国外先进的技术经验，从散热管方面考虑，减小了管径与壁厚，并对管层应用了不对称设计，最终达到了换热效率的提高，也降低了能耗成本的目的，实现了技术方面与经济方面的双赢。

2.4薄膜蒸发器

优点是体积小，操作简便，机械化的蒸发也达到了一定的的水平，实现了效率的高效性。由于推动力的作用使转子刮板传热效果好，薄膜蒸发器的传热效果也显著增加。尤其是蒸发时间短，就不会使产品分解，也不会造成沉淀物的积累。节约能源，安全方便，减小误差。缺点是不耐腐蚀，不耐高温，所以薄膜蒸发器使用的无缝管，必须对管道进行一个月一次的更换。

2.5高效板式换热器

当代社会的快速发展，使得各行业对压力和温度都存在着很高的要求。在石油化工行业中，即使换热器的种类和数量都很多，高效板式换热器就能够更好地应对高温高压的情况。具体来说，焊接式板式换热器的优点是便捷性、重量轻、传热性好、价格便宜，基于以上优点，使得这一种换热器在海上石油的生产过程中得到了广泛的应用。工作的用途是冷却机械润滑油和淡水及相关的中间产物，也可以加热原油。在实际的石油化工的施工中，经常会因为不合理的工艺流程设计，从而造成巨大的经济损失。

2.6热管换热器

热管换热器一般是在在石油化工行业中的回收废热的恶劣工况中的使用，恶劣工况主要包含高含硫的燃料生产。空气预热热管式换热器的工作原理是利用废气的余温来对空气进行加热，从而起到助燃的作用，一方面能够起到节能降耗的作用，另一方面，也有利于回收尾气避免空气污染问题的恶化。

2.7板翅式换热器

板束单元结构由翅片、隔板和封条三部分组成，工作原理是利用同时在隔板和翅片表面上进行，这样就达到了一次传热和二次传热的进行。优点是结构紧凑、轻巧、传热强度高，基于以上的优点，多以这种传热板受到了石油化工行业的企业公司和研究学者的青睐。

2.8新型的换热器

随着是时代的科技的进步，逐渐出现了许多的新型换热器，如：新型螺旋绕丝管壳式换热器，矩形自支撑缩放管换热器，振荡流热管换热器，高通量换热器，管程强化换热器，扭曲椭圆管换热器。以上的换热器在换热性能、减少制造成本、生产加工、节能减排，提高工作效率上均得到了有效的改善。

3.结语

本研究介绍了我国石油化工换热器的传统和新型的换热器的种类以及换热器的工作原理及优缺点，用途进行了介绍。我国的石油化工换热器的研究和应用在西区国外的技术经验上都已取得了长足的进步，甚至个别产品已经达到国际先进水平。由于现代产业的加快促使了石油行业的飞速发展，这样以来就使得换热器的使用范围越来越广泛，要求越来越高，基于此，要大力促进换热器技术的进步。

参考文献

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