摘要：冷凝器是冷却经制冷压缩机压缩后的高温制冷剂蒸汽并使之液化的热交换器。石化工业中用冷凝器将烃类及其它化学蒸气冷凝。本文阐述了冷凝器基本原理，并提出在化工设计中合理选择冷凝器的方法和计算冷凝器平均温差的方法。 环模关键词：化工设计 冷凝器 传热系数 冷凝段 过热段 过冷段
冷凝器是石化、炼油、化工、电力及制冷等行业工艺流程的主要设备之一。冷凝器中的气体必须通过很长的管道，以便热量传导到空气中。钢材、铜材等导热金属常用于输送蒸气。为提高冷凝器的效率，通常在管道上附加散热片以加速散热。这类冷凝器一般还要用风机迫使空气经过散热片并把热量带走。冷凝过程在石化、炼油、化工等装置中应用广泛。但由于设计人员对冷凝器设计中的影响因素分析不够，导致冷凝器在实际运行中达不到设计负荷。以下就设计中选用冷凝器的问题，阐述个人的一些看法。
1 冷凝器工作原理
在一般制冷机的制冷原理中，压缩机的作用是把压力较低的蒸汽压缩成压力较高的蒸汽，
使蒸汽的体积减小，压力升高。压缩机吸入从蒸发器出来的较低压力的工质蒸汽，将压力升高后送入冷凝器，在冷凝器中冷凝成压力较高的液体，经过节流阀节流后，成为压力较低的液体，送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为压力较低的蒸汽，然后再送入蒸发器的入口，从而完成制冷循环的过程[1]。
1.1 三明治面料蒸汽压缩式制冷原理蒸汽压缩制冷系统，由制冷压缩机、冷凝器、蒸发器和节流阀4个基本部件组成。它们之间用管道依次连接，形成一个密闭的系统，制冷剂在系统中不断地循环流动，发生状态变化，与外界进行热量交换。
1.2 制冷系统的基本原理液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成低温低压的蒸汽，被压缩机吸入，压缩成高压高温的蒸汽后排入冷凝器，在冷凝器中向冷却介质（水或空气）放热，冷凝为高压液体，经节流阀节流为低压低温的制冷剂，再次进入蒸发器吸热汽化，达到循环制冷的目的。这样，制冷剂在系统中经过蒸发、压缩、冷凝、节流四个基本过程完成一个制冷循环。
1.3 制冷系统的四大件在制冷系统中，蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀是制冷系统中必不可少的四大件。其中蒸发器是输送冷量的设备，制冷剂在其中吸收被冷却物体的热量实
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现制冷；压缩机起着吸入、压缩、输送制冷剂蒸汽的作用；冷凝器是放出热量的设备，将蒸发器中吸收的热量连同压缩机功所转化的热量一起传递给冷却介质带走；节流阀对制冷剂起节流降压作用，同时控制和调节流入蒸发器中制冷剂液体的数量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分[2]。
2设计二次蒸汽冷凝器
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2.1 二次蒸汽冷凝器
在炼油厂中作为加热或冷却用的换热器，蒸馏操作中蒸馏釜和冷凝器，化工厂蒸发设备的加热室等。换热器是实现传热过程的基本设备，也是比较典型的传热设备，在工业中应用十分广泛。
2.2 自锁器工艺流程及结构饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入，冷凝水由壳程下方排出，冷却水从换热器下方的入口进入，从上方的出口排出。该结构能够快速地降低物料的温度，工作时热流体走壳程，冷流体走管程，使接触面积大大增加，加快了换热速度。同时，当温差较大时可在壳体的适当部位焊上补偿圈（也称膨胀节），通过补偿圈发生弹性变形（拉伸或压缩）来适应外壳和管束不同的膨胀程度。
2.3 结构特点
这种换热器的特点是壳体和管板直接焊接，结构简单、紧凑。在同样的壳体直径内，排管较多。管式换热器具有易于制造、成本较低、处理能力大、换热表面清洗比较方便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于调温调压场合等优点，由于两管板之间有管子相互支撑，管板得到加强，故在各种列管换热器中它的管板最薄，造价较低，因此得到广泛应用。
2.4 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性确定其结构材料，然后再根据所选材料的加工性能、流体的压强和温度、换热的温度差、换热器的热负荷、安装检修和维护清洗的要求及经济合理性等因素确定其型式。列管式换热器是较典型的换热设备，在工业中的应用已有悠久历史，具有制造容易、成本较低、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[3]。
（2）流体流经的空间，冷却水走管程出于以下几个原因：冷却水常使用江水或井水，水质
比较脏且硬度较高，受热后容易结垢，在管内便于清理；被加热的流体应走管程，以提高热量的有效利用；被冷却的流体走壳程，以便于热量散失；饱和蒸汽由于比较清洁应在壳程中流过，便于冷凝液的排出。为此，冷却水走管程，蒸汽走壳程。
（3）流体的流动方向选择：饱和水蒸气应从换热器壳程上方进入，冷凝水从壳程的下方排出，冷却水一般从换热器下方的入口进入，上方的出口排出，可减少冷却水流动中的死角，以提高传热面积的有效利用，故采用逆流。
（4）流速的选择：换热器内流体的流速大小，应由经济核算来决定。增大器内流体的流速，可增强对流传热，减少污垢在换热管表面上沉积的可能性。降低了污垢的热阻，使总传热系数增大，减少换热器的传热面积和设备的投资经费；但流速增大，又使流体阻力增大，动力消耗随之增加，从而致使操作费用增加，若流速增加过大，还会使换热器产生振动，影响设备寿命，因此选取合适的流速是十分重要的。
（5）冷却剂及出口温度的确定：选取水做冷却剂，可以直接取自大自然，不必特别加工，本地水源丰富，可以降低传热面积，减少设备费用。板式表面冷凝器的工作原理：真空状态下的二次蒸汽进入冷凝器板片内腔，在板片内经过三次迂回被冷凝成水，未凝结的不凝
性气体在上部被真空泵抽出，冷却水通过分配器，在板片上形成液膜，沿板片自由降落到底部。在设计选用冷凝器的工作中，按照科学的计算方法进行冷凝器的设计选用，能够使冷凝器在实际运行中达到设计负荷，同时达到热能的最低消耗。
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卧式钻床）：27-29.
[2]何川，梁红强，王延军等.冷凝式燃气热水器级间连接段流场分析[J].重庆大学学报，2010，（10）：25-27.
[3]赵洪洲，张翠翠，白银丽.螺旋折流板冷凝器壳程传热性能研究[J].化工装备技术，2010， （02）：35-36.
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