传热在化工生产中的重要性

2022-10-28

一、传热的概述

(1) 在现实生活中就存在了传热技术, 比如冷和热这两种矛盾存在体, 热量要从高温物体传递给低温物体。这样存在温度差别的热量转移就叫传热。因此, 传热是一种普遍的传递现象存在于自然界和工程领域和全部涉及需要传热技术的领域。

(2) 化工生产与传热是密切相关的, 在生产中经常就要用到对物体进行加热和冷却, 这样才能进行下一步的化工生产程序, 如果这一步的化工生产的加热和冷却没有做好, 那么下一步的程序就有可能直接废掉。还有在化工生产中的设备保温也涉及了传热技术, 如生产产生的热能需要利用和废热需要回收等一系列的问题。

(3) 化工生产中对于传热的控制归结为两种, 一:传热速率的大小、还有对其温度的控制, 从而提高生产的水平, 或者减少传热时导致的热损失和其温度控制不好造成的损失。二:传热时温度分布不均匀和它的控制问题。在比较高级的材料加工上往往需要让它瞬间变冷或变热。

二、传热的在化工生产中的应用

(一) 加热或冷却

在化工生产过程中, 控制的温度是首要条件。因为温度的控制是导致化工生产能否继续下去的重要条件之一。加热和冷却需要控制温度。比方说加热:1、加热化工生产的反应物, 这样使化学反应能达到生产工艺需要的温度。2、精馏进料我们把它加热, 然后在它们温度饱和的状态下让它们入塔分离出来。冷却:把结晶的母液通过冷却使它们达到饱和状态, 然后使它们的结晶分离出来。

(二) 换热

在化工生产中, 如果生产中有一冷流体需要加热, 又有一热流体需要冷却, 只要两者的温度变化的要求能够达到, 就应当尽可能让这两种流体进行换热, 而不必分别进行加热和冷却。这样操作既充分利用了热能, 又省去了加热和冷却所用载热体及相应设备。

(三) 保温

在化工生产中, 对生产的物质、设备进行保温, 这样才不会导致物质冷却或者设备损坏, 进而影响下一步化学生产, 如我们常见的冰箱隔热层, 为什么冰箱要用隔热层就是怕传热的时候热度太高, 影响了冰箱的使用效果, 隔热层就是为了削弱传热, 这样温度就得已控制, 达到保温的效果。还有锅炉、反应器等这类的保温都是为了削弱其传热, 减少热损失。

三、传热设备在化工生产中的应用

要想使化学反应和化学过程都能按照预想的实现的话, 这就得依靠于温度的控制, 所以这就需要用到传热技术。不管在什么样的化工生产过程中, 传热设备的使用都是必要的。比如:合成氨厂中, 传热设备的使用率占其他设备的40%左右, 它还会是其他设备的组成部分。化工生产中常见的换热器主要有管式换热器、板式换热器和热管换热器等。常见的管式和板式换热器比如:

(1) 夹套式换热器:这种传热设备的结构是非常简单的, 但因为容器壁面限制了加热面的面积, 所以传热的系数不够高。要想加强其传热, 就要加搅拌器、设置螺旋的隔板、和安装蛇管。

(2) 沉浸式蛇管换热器:这种传热设备能承受高温和高压, 而且它的结构也是相当简单的, 但是它管内液体流动慢, 管外也不能给热。要想加强其传热, 就要减少管外的传热空间, 然后在加热器里面加上搅拌器。

(3) 喷淋式:化学生产中有很多物质是具有腐蚀的, 这款传热设备就具有耐腐蚀性, 管道内侧也能耐其高压的运作, 管外给热的也比沉浸式蛇管换热器大, 但是它影响传热的效果, 因为冷却时的不均匀, 所以只能安装在室外。

(4) 套管式换热器:我们使用时方便, 而且传热的面积和系数都是非常大的, 能承受高温压力, 但是它的接头是非常多的, 这样危险系数就高了, 而且设备的占地面积也是很大的。一般使用在传热不会多的场合下。

现在的化学生产对换热过程的要求是非常严格的, 如:烯烃是需要热裂解法制作而成的, 它需要对裂化气进行适当的冷却, 后进行深冷分离。而且化学物质中有很多含有腐蚀性的, 所以会对传热设备的要求很高, 比如它的材质和结构。现在化工产品逐渐普及, 越来越多的人使用, 传热设备也在与日俱新, 不断的发展扩大。近几年化工生产技术的研究不断向传热技术靠近, 因为传热技术的发展能为化工生产节省能源, 加强环境的保护。一些高新技术的传热系统正大量的运用在化工生产中, 像热管换热器都正式运用到了催化反应器等对化工生产物进行导热和冷却。

四、化工生产中强化传热的方法

(一) 增加传热的温差

一般在生产中通常会使用增大传热的温差从而使传热强化。我们可以用饱和的蒸汽作为加热的媒介, 然后通过蒸汽的压力可以提高蒸汽的温度, 在水冷器中降低水的温度从而来增加温差。也可以保持冷、热进出口的温度使它固定不变, 然后使用让其逆流的办法来增加传热的温差。

(二) 改变流动状态

增加流体流动的湍动程度, 可以有效提高流体的传热系数。具体方法有加大流体的流速和增加流体的人工扰动以减薄层流底层。例如采用各种异型管或在管内加麻花铁、螺旋圈等添加物, 都可提高对流传热强度。在列管式换热器的壳程中安装折流挡板, 使流体流动方向不断改变, 是提高壳程对流系数的重要方法。

(三) 增大传热面积

我们在换热器表面上增加板翅传热面、波纹管、翅片管等。这种增大面积的方法是使用的最多、也是最为简单的一种。现在最经常使用的便是通过合理提高传热面积来达到增强传热的效果。

(四) 提高传热系数

在金属壁面上, 如果有污垢的时候, 不及时清理, 那么污垢随着时间的增长会变得越来越多, 从而影响了传热的速度和效率。所以要在积垢的时候及时处理。当污垢不能成为影响的时候间壁两侧的对流就会变成其问题, 如果传热的薄弱环节处在较小的一方时, 要设法增加其数值, 如果相近时, 就要同时提高。

以上的几种增强传热的途径, 在化工生产中都或多或少的使用到了, 但是因为有时候各方面的限制不可能无限制的增强其传热的系数, 所以在化工生产中要不断的研究创新其新的强化传热的途径。

五、传热技术在化工生产中的优点

(一) 传热效率高

化工生产中为了使反应效率提高就必须要用到传热技术, 这样能省了大量的动力能源。传热技术能大大的提高传热的效率, 不仅能节省能源而且能为提高反应效率而必须要转移的大量的反应热提供了强有力的保障, 大大的提高了生产设备装置的利用率, 节省利用了强制冷却需要的动力能源。

(二) 可操作性强

在化工生产中, 可以通过不同的反应程度对传热进行自动化控制。这样便不用人为的去控制, 这样的操作简单没有负担。从而减少了因人为的不可控因素导致的失误, 还可以减轻操作人员的工程量使他们减轻负担。

并且可以控制设备的反应温度, 使失误减少, 用计算机有效的控制。反应温度的控制可以使反应过程中因不可控因素导致的废产品, 大大的减少。提高了生产的产量和质量。

(三) 提高利用率

传热技术的应用利于热能的合理利用。在反应温度高的时候, 可以结合情况提供热量给冷机组等装置这样可以把热量转化为冷量, 为其提供能量。这样能很好的降低工装的能耗, 可以提高传热在化工生产中的利用率。

六、结束语

传热技术是一种复杂而实用的存在, 只要利用一个或者两个物质, 它们之间就能传热。化工生产中利用传热技术是非常可行的一个方案, 传热在化工生产中可以加快其加热和冷却提高生产的效率和生产设备的利用率, 能使废产品大大的减少, 增强了企业的产品在市场上的竞争力, 还使企业节能减排。在化工生产中传热技术的实施在不断的摸索创新中, 结合了生产的其他应用, 充分发挥了传热技术的长处, 使传热技术在化工生产中不断被人使用。

摘要：传热在化工生产中占据着重要地位。因为在化工生产过程中和操作中, 都需要传热技术的支持, 比如加热和冷却。化工生产中的热能转化和回收都涉及了传热技术, 由此可以看出传热技术在化工生产中的重要性。本文对传热的概述和传热在化工生产中的作用及强化传热的途径进行了详细的说明。

关键词：传热,化工生产,重要性