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行 业：化工 化工机械设备 化工反应设备
发布时间：2020-11-09
冷凝器的种类
冷凝器的种类及特点
冷凝器按其冷却介质不同，可分为水冷式、空气冷却式、蒸发式三大类。
(一)水冷式冷凝器
水冷式冷凝器是以水作为冷却介质，靠水的温升带走冷凝热量。冷却水一般循环使用，但系统中需设有冷却塔或凉水池。水冷式冷凝器按其结构形式又可分为壳管式冷凝器和套管式冷凝器两种，
常见的是壳管式冷凝器。
1、立式壳管式冷凝器立式冷凝器的主要特点是：
1°由于冷却流量大流速高，故传热系数较高，一般K=600～700(kcal/m2·h·℃)。
2°垂直安装占地面积小，且可以安装在室外。
3°冷却水直通流动且流速大，故对水质要求不高，一般水源都可以作为冷却水。
4°管内水垢易清除，且不必停止制冷系统工作。
5°但因立式冷凝器中的冷却水温升一般只有2～4℃，对数平均温差一般在5～6℃左 右，故耗水量较大。且由于设备置于空气中，管子易被腐蚀，泄漏时比易被发现。
2、卧式壳管式冷凝器
它与立式冷凝器有相类似的壳体结构，主要区别在于壳体的水平安放和水的多路流动。卧式冷凝器不仅广泛地用于氨制冷系统，也可以用于氟利昂制冷系统，但其结构略有不同。氨卧式冷凝器的冷却管采用光滑无缝钢管，而氟利昂卧式冷凝器的冷却管一般采用低肋铜管。这是由于氟利昂放热系数较低的缘故。值得注意的是，有的氟利昂制冷机组一般不设储液筒，只采用冷凝器底部少设几排管子，兼作储液筒用。
3、套管式冷凝器
制冷剂的蒸气从上方进入内外管之间的空腔，在内管外表面上冷凝，液体在外管底部依次下流，从下端流入储液器中。冷却水从冷凝器的下方进入，依次经过各排内管从上部流出，与制冷剂呈逆流方式。这种冷凝器的优点是结构简单，便于制造，且因系单管冷凝，介质流动方向相反，故传热效果好，当水流速为1～2m/s时传热系数可达800kcal/(m2·h·℃)。其缺点是金属消耗量大，而且当纵向管数较多时，下部的管子充有较多的液体，使传热面积不能充分利用。另外紧凑性差，清洗困难，并需大量连接弯头。因此，这种冷凝器在氨制冷装置中已很少应用。
空气冷却式冷凝器
空气冷却式冷凝器是以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量的。这种冷凝器适用于极度缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组。根据空气流动方式不同，可分为自然对流式和强迫对流式两种。
(二)蒸发式冷凝器蒸发式冷凝器的换热主要是靠冷却水在空气中蒸发吸收气化潜热而进行的。按空气流动方式可分为吸入式和压送式，如图所示。蒸发式冷凝器由冷却管组、给水设备、通风机、挡水板和箱体等部分组成。冷却管组为无缝钢管弯制成的蛇形盘管组，装在薄钢板制成的长方形箱体内。箱体的两侧或顶部设有通风机，箱体底部兼作冷却水循环水池。蒸发式与壳管式冷凝器的并联：
(三)空气冷却式冷凝器空气冷却式冷凝器是以空气作为冷却介质，靠空气的温升带走冷凝热量的。这种冷凝器适用于极度缺水或无法供水的场合，常见于小型氟利昂制冷机组。根据空气流动方式不同，可分为自然对流式和强迫对流式
夹套式换热器：
这种换热器是在容器外壁安装夹套制成，结构简单；但其加热面受容器壁面限制，传热系数也不高.为提高传热系数且使釜内液体受热均匀，可在釜内安装搅拌器.当夹套中通入冷却水或无相变的加热剂时，亦可在夹套中设置螺旋隔板或其它增加湍动的措施，以提高夹套一侧的给热系数.为补充传热面的不足，也可在釜内部安装蛇管. 夹套式换热器广泛用于反应过程的加热和冷却。
沉浸式蛇管换热器：
这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状，并沉浸在容器内的液体中.蛇管换热器的优点是结构简单，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造；其缺点是容器内液体湍动程度低，管外给热系数小.为提高传热系数，容器内可安装搅拌器。
喷淋式换热器：
这种换热器是将换热管成排地固定在钢架上，热流体在管内流动，冷却水 从上方喷淋装置均匀淋下，故也称喷淋式冷却器.喷淋式换热器的管外是一层湍动程度较高的液膜，管外给热系数较沉浸式增大很多.另外，这种换热器大多放置在空气流通之处，冷却水的蒸发亦带走一部分热量,可起到降低冷却水温度，增大传热推动力的作用.因此，和沉浸式相比，喷淋式换热器的传热效果大有改善。套管式换热器套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套管，并由U形弯头连接而成.在这种换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到较高的流速，故传热系数较大.另外，在套管换热器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大。套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换热器同时具备传热系数大，传热推动力大及能够承受高压强的优点。
板式换热器：
板式换热器高清图
板式换热器高清图
典型的间壁式换热器，它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占据主导地位。主体结构由换热板片以及板间的胶条组成。长期在市场占据主导地位，但是其体积大，换热效率低，更换胶条价格昂贵（胶条的更换费用大约占整个过程的1/3-1/2）。主要应用于液体-液体之间的换热，行业内常称为水水换热，其换热效率在5000w/m2.K。为提高管外流体给热系数，通常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可防止流体短路，增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺形和圆盘形两种，前者应用更为广泛.。由于中国新版GMP的推出，板式换热将逐渐退出食品，饮料，制药等卫生级别高的行业。
管壳式换热器：
管壳式换热器图解
管壳式换热器图解
管壳式(又称列管式) 换热器是管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成，壳体多呈圆形，内部装有平行管束或者螺旋管，管束两端固定于管板上。在管壳换热器内进行换热的两种流体，一种在管内流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程。管束的壁面即为传热面。管子的型号不一，过程一般为直径16mm 20mm或者25mm三个型号，管壁厚度一般为1mm，1.5mm，2mm以及2.5mm。进口换热器，直径低可以到8mm，壁厚仅为0.6mm。大大提高了换热效率，2012年来也在国内市场逐渐推广开来。管壳式换热器，螺旋管束设计，可以大限度的增加湍流效果，加大换热效率。内部壳层和管层的不对称设计，大可以达到4.6倍。这种不对称设计，决定其在汽-水换热领域的广泛应用。大换热效率可以达到14000w/m2.k，大大提高生产效率，节约成本。同时，由于管壳式换热器多为金属结构，随着中国新版GMP的推出，不锈钢316L为主体的换热器，将成为饮料，食品，以及制药行业的必选。
双管板换热器 也称P型换热器：
该热换器是在管壳式换热器的两头各加一个管板，可以有效防止泄漏造成的污染。市场上国产品牌较少，价格昂贵，一般在10万元以上，进口可以到几十万，符合新版GMP规定，虽价格昂贵，但决定其市场广阔。
混合式
混合式热交换器是依靠冷、热流体直接接触而进行传热的，这种传热方式避免了传热间壁及其两侧的污垢热阻，只要流体间的接触情况良好，就有较大的传热速率。故凡允许流体相互混合的场合，都可以采用混合式热交换器，例如气体的洗涤与冷却、循环水的冷却、汽-水之间的混合加热、蒸汽的冷凝等等。它的应用遍及化工和冶金企业、动力工程、空气调节工程以及其它许多生产部门中。按照用途的不同，可将混合式热交换器分成以下几种不同的类型：(1)冷却塔(或称冷水塔)在这种设备中，用自然通风或机械通风的方法，将生产中已经提高了温度的水进行冷却降温之后循环使用，以提高系统的经济效益。例如热力发电厂或核电站的循环水、合成氨生产中的冷却水等，经过水冷却塔降温之后再循环使用，这种方法在实际工程中得到了广泛的使用。(2)气体洗涤塔(或称洗涤塔)在工业上用这种设备来洗涤气体有各种目的，例如用液体吸收气体混合物中的某些组分，除净气体中的灰尘，气体的增湿或干燥等。但其广泛的用途是冷却气体，而冷却所用的液体以水居多。空调工程中广泛使用的喷淋室，可以认为是它的一种特殊形式。喷淋室不但可以像气体洗涤塔一样对空气进行冷却，而且还可对其进行加热处理。但是，它也有对水质要求高、占地面积大、水泵耗能多等缺点：所以，在一般建筑中，喷淋室已不常使用或仅作为加湿设备使用。但是，在以调节湿度为主要目的的纺织厂、卷烟厂等仍大量使用！(3)喷射式热交换器在这种设备中，使压力较高的流体由喷管喷出，形成很高的速度，低压流体被引入混合室与射流直接接触进行传热，并一同进入扩散管，在扩散管的出口达到同一压力和温度后送给用户。(4)混合式冷凝器这种设备一般是用水与蒸汽直接接触的方法使蒸汽冷凝。 [1]
蓄热式
蓄热式换热器用于进行蓄热式换热的设备。内装固体填充物，用以储蓄热量。一般用耐火砖等砌成火格子（有时用金属波形带等）。换热分两个阶段进行。第一阶段，热气体通过火格子，将热量传给火格子而储蓄起来。第二阶段，冷气体通过火格子，接受火格子所储蓄的热量而被加热。这两个阶段交替进行。通常用两个蓄热器交替使用，即当热气体进入一器时，冷气体进入另一器。常用于冶金工业，如炼钢平炉的蓄热室。也用于化学工业，如炉中的空气预热器或燃烧室，人造石油厂中的蓄热式裂化炉。热式换热器一般用于对介质混合要求比较低的场合。 [1]
陶瓷
陶瓷换热器是一种新型的列管式高温热能回收装置，主要成份为碳化硅，可以广泛用于冶金、机械、建材、化工等行业，直接回收各种工业窑炉排放的850－1400℃高温烟气余热，以获得高温助燃空气或工艺气体。
陶瓷换热器
陶瓷换热器
研制成的这种装置的换热元件材料系一种新型碳化硅工程陶瓷，它具有耐高温和抗热冲击的优异性能，从 1000 ℃ 风冷至室温，反复50 次以上不出现裂纹；导热系数与不锈钢等同；在氧化性和酸性介质中具有良好的耐蚀性。在结构上成功地解决了热补偿和较好地解决了气体密封问题。该装置传热效率高，节能效果显着，用以预热助燃空气或加热某些过程的工艺气体，可节约一次能源，燃料节约率可达30 %－55%，并可强化工艺过程，显着提高生产能力。陶瓷换热器的生产工艺与窑具的生产工艺基本相同，导热性与抗氧化性能是材料的主要应用性能。它的原理是把陶瓷换热器放置在烟道出口较近，温度较高的地方，不需要掺冷风及高温保护，当窑炉温度1250-1450℃时，烟道出口的温度应是1000-1300℃，陶瓷换热器回收余热可达到450-750℃，将回收到的的热空气送进窑炉与燃气形成混合气进行燃烧，这样直接降低生产成本，增加经济效益。陶瓷换热器在金属换热器的使用局限下得到了很好的发展，因为它较好地解决了耐腐蚀，耐高温等课题。它的主要优点是：导热性能好，高温强度高，抗氧化、抗热震性能好。寿命长，维修量小，性能可靠稳定，操作简便。
钛冷凝器是用优质钛管制成的，在物理性质上，钛管具有质量轻，机械性能优秀等多种特点。钛冷凝器因金属离子不易丢失、所以可充分利用这种非磁性特色，由于钛的抗腐蚀能力强、所以钛冷凝器的运用寿命长、并且在运用中维护费用也少。钛的强度大，纯钛抗拉强度可达180kg/mm2。有些钢的强度高于钛合金，但钛合金的比强度（抗拉强度和密度之比）却超越优质钢。此外，钛合金有好的耐热强度、低温耐性和断裂耐性。
具体性能特点如下：
(1) 提高耐蚀性和使用寿命。钛耐海水和蒸汽中氨的耐蚀性能优秀，因而使用寿命长，钛优于铜合金，钛冷凝器的寿命可达20年。
(2) 热交换性好。钛优异的耐蚀性，可使钛管比铜管薄很多。虽然钛的热导率比铜低，但热交换能力却可提高3%-5%。
(3) 钛制冷凝器的使用，可提高原子能发电站的运转率和安全性。
(4) 节省动力。由于钛管比铜管薄，在一定外径下，钛管的内径较大，可以节省泵的动力。
(5) 不需要防漏附属设备。使用钛冷凝器管后，泄漏率大幅度降低，节省人工成本和资金。
(6) 能提髙冷却水的流动速度。由于钛的耐蚀性好，泥沙和污垢等沉积物不易黏附在钛的表面，有助于提高水的流动速度。
冷凝器 我有新说法 00冷凝器（Condenser），为 制冷系统的机件，属于换热器的一种，能把气体或蒸气转变成液体，将管子中的热量，以很快的方式，传到管子附近的空气中。冷凝器工作过程是个放热的过程，所以冷凝器温度都是较高的。
发电厂要用许多冷凝器使涡轮机排出的蒸气得到冷凝。在冷冻厂中用冷凝器来冷凝氨和氟利昂之类的制冷蒸气。石油化学工业中用冷凝器使烃类及其他化学蒸气冷凝。在蒸馏过程中，把蒸气转变成液态的装置也称为冷凝器。所有的冷凝器都是把气体或蒸气的热量带走而运转的。
目录
1原理
2组成
3系统组成
4制冷剂
5种类
6危险因素
7质量控制
1原理
气体通过一根长长的管子（通常盘成螺线管），让热量散失到四周的空气中，铜之类的金属导热性能强，常用于输送蒸气。为提高冷凝器的效率经常在管道上附加热传导性能优异的散热片，加大散热面积，以加速散热，并通过风机加快空气对流，把热量带走。
一般制冷机的制冷原理是压缩机把工质由低温低压气体压缩成高温高压气体，再经过冷凝器冷凝成中温高压的液体，经节流阀节流后，则成为低温低压的液体。低温低压的液态工质送入蒸发器，在蒸发器中吸热蒸发而成为低温低压的蒸汽，再次输送进压缩机，从而完成制冷循环。
单级蒸汽压缩制冷系统，是由制冷压缩机、冷凝器、节流阀和蒸发器四个基本部件组成，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。
2组成
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，这当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现制冷。压缩机是心脏，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量，并将系统分为高压侧和低压侧两大部分。实际制冷系统中，除上述四大件之外，常常有一些辅助设备，如电磁阀、分配器、干燥器、集热器、易熔塞、压力控制器等部件组成，它们是为了提高运行的经济性、可靠性和安全性而设置的。
空调机根据冷凝形式可分为：水冷式和空冷式两种，根据使用目的可
分为单冷式和制冷制暖式两种，不论是哪一种型式的构成，都是由以下的主要部件组合而成的。
冷凝器的必要性基于热力学第二定律——根据热力学第二定律，封闭系统内部热能自发的流动方向是单向的，即只能从高热流向低热，在微观世界表现为承载热能的微观粒子只能由有序变成无序。所以，一个热机在有能量输入做功的同时，下游也必须有能量放出，这样上下游才会有热能差距，热能的流动才会成为可能，循环才会继续下去。
所以，如果想让承载物重新做功，就必须先把没有完全释放的热能释放干净，这时候就需要用到冷凝器。如果周围的热能比冷凝器中的温度还要高的话，为了使得冷凝器降温，就必须人为做功（一般来说是使用压缩机）。冷凝后的流体重新回归高有序、低热能的状态，可以重新做功。
冷凝器的选择包括形式和型号的选择，并确定流经冷凝器的冷却水或空气的流量和阻力。冷凝器型式的选择要考虑当地的水源、水温、气候条件，以及制冷系统总制冷量的大小和制冷机房的布置要求。在确定冷凝器型式的前提下，根据冷凝负荷和冷凝器单位面积的热负荷来计算冷凝器的传热面积，以此来选定具体的冷凝器的型号。
3系统组成
制冷
液体制冷剂在蒸发器中吸收被冷却的物体热量之后，汽化成高温低压的蒸汽、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。
主要部件有压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀（或毛细管、过冷却控制阀）、四通阀、复式阀、单向阀、电磁阀、压力开关、熔塞、输出压力调节阀、压力控制器、储液罐、热交换器、集热器、过滤器、干燥器、自动开闭器、截止阀、注液塞以及其它部件组成。
电气
主要部件有电机（压缩机、风机等用）、操作开关、电磁接触器、连锁继电器、过电流继电器、热动过电流继电器、温度调节器、湿度调节器、温度开关（除霜、防止结冻等用）。压缩机曲轴箱加热器，断水继电器，电脑板及其它部件组成。
控制
由多个控制器件组成，它们是：
制冷剂控制器：膨胀阀、毛细管等。
制冷剂回路控制器：四通阀、单向阀、复式阀、电磁阀。
制冷剂压力控制器：压力开闭器、输出压力调节阀、压力控制器。
电机保护器：过电流继电器、热动过电流继电器、温度继电器。温度调节器：
温度位式调节器、温度比例调节器。湿度调节器：湿度位式调节器。
除霜控制器：除霜温度开关、除霜时间继电器、各种温度开关。
冷却水控制：断水继电器、水量调节阀、水泵等。
报警控制：超温报警、超湿报警、欠压报警及火警报警、烟雾报警等。
其它控制：室内风机调速控制器、室外风机调速控制器等。
5种类
蒸汽冷凝器
蒸汽冷凝器这种冷凝常应用于多效蒸发器末效二次蒸汽的冷凝，保证末效蒸发器的真空度。例（1）喷淋式冷凝器，冷水从上部喷嘴喷入，蒸汽从侧面入口进入，蒸汽与冷水充分接触后被冷凝为水，同时沿管下流，部分不凝汽体也可能被带出。例（2）充填式冷凝器，蒸汽从侧管进入后一上面喷下的冷水相接触冷凝器里面装了满了瓷环填料，填料被水淋湿后，增大了冷水与蒸汽的接触面积，蒸汽冷凝成水后沿下部管路流出，不凝气体同上部管路被真空泵抽出，以保证冷凝器内一定的真空度。例（3）淋水板或筛板冷凝器，目的是增大冷水与蒸汽的接触面积。混合式冷凝器具有结构简单，传热效率高等优点，腐蚀性问题也比较容易解决。
锅炉用冷凝器
锅炉用冷凝器，又称烟气冷凝器，锅炉使用烟气冷凝器后，可有效节约生产成本，降低锅炉的排烟温度，提高锅炉热效率。使锅炉运行符合国家节能减排标准。
节能减排是国家“十一五”规划纲要转变经济发展方式的关键和保证，是落实科学发展观和保证经济又好又快发展的重要标志，特种设备作为耗能大户，同时也是环境污染的重要源头、加强特种设备节能减排的任务任重道远。《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》确立了单位国内生产总能源消耗降低20%左右，主要污染物排放总量减少10%为经济社会发展的约束性指标。其是有着工业生产“心脏”之称的锅炉是我国能源消耗的大户。能特种设备主要是指锅炉、压力容器中的换热设备等。
《锅炉节能技术监督管理规程》（以下简称《规程》）于2010年12月1日开始施行。并提出锅炉排烟温度不得高于170℃、节能燃气锅炉热效率达到88%以上，未达到能效指标的锅炉不能办理使用登记。
在传统锅炉中，燃料在锅炉燃烧后,排烟温度相对较高，烟气中的水蒸汽仍处于气态,会带走大量的热量。在各类化石燃料中，天燃气的含量高,的质量百分比约为20%到25%,因此，排烟中含有大量的水蒸汽,据测算，燃烧1平方米天燃气产生的蒸汽要带走的热量纸为4000KJ,约为其高位发热量的10%以上。
烟气冷凝余热回收装置，利用温度较低的水或空气冷却烟气,实现烟气温度降低，靠近换热面区域,烟气中水蒸汽冷凝，同时实现烟气显热释放和水蒸汽凝结潜热释放,而换热器内的水或空气吸热而被加热，实现热能回收,提高锅炉热效率。
锅炉热效率提高：1NM3天燃气燃烧生产理论烟气量约为10.3NM3（大约为12.5KG）.以过量空气系数1.3为例，产生烟气14NM3（大约16.6KG）.取烟气温度200摄氏度降低至70摄氏度,放出物理显热约1600KJ，水蒸汽冷凝率取50%,放出汽化潜热约1850KJ,总计放热3450KJ,约是天然气低位发热量的10%,若取80%烟气进入热能回收装置，可以提高热能利用率8%以上,节省天燃气燃料近10%。
分体布置，安装形式多样,灵活可靠。
螺旋鳍片管作为热面，换热效率高,受热面充足，烟气侧系统阴力小,满足普通燃烧器的要求。
