3.4.2　传热工艺流程中物料流向的确定

一个换热器中一般有两路流体,一路是热流体,另一路是冷流体,换热器中流体的走向主要是依靠和它直接连接的其他工艺流程管路中流体的流向来确定。例如,物料输送工艺流程输送的流体与换热器直接连接,可以判断物料经过泵等输送设备从输送工艺流程出来后,从换热器的进口进入换热器,据此可以判断换热器中同一流体的流向;在与反应器、精馏塔、吸收塔等设备直接连接的换热器中,也可采用同样的办法判断同一流体的流向。此外,还可以通过理论结合经验对物料或者流体流向进行判断。例如,液体流体进入换热器必须采用下进上出,以使液体流体充满整个换热器的换热空间,充分地利用传热面积,保证能量传递的高效进行;若采用水蒸气作为热流体,为了保证冷凝水能够及时排除,水蒸气必须要从换热器的上部进入;此外,为了提高传热效果,冷、热流体一般采用逆流流向。换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时,入口处两种流体的温差最大,并沿传热表面逐渐减小,至出口处温差为最小。逆流时,沿传热表面两种流体的温差分布较均匀。在冷、热流体的进出口温度一定的条件下,当两种流体都无相变时,逆流时的平均温差最大,顺流时最小。(https://www.daowen.com)

若换热量相同时,采用逆流流向可增大平均温差,减小传热面积,从而减小换热器尺寸,节省设备投资;若传热面积相同时,采用逆流流向可降低加热或冷却流体的用量,降低操作费用。所以在化工设计过程或者生产过程中,都常采用冷、热流体逆向流动。除顺流和逆流这两种流向外,还有错流、折流和回流等流向。这里要注意的是,若一种流体出现相变,相变过程中温度不变,需要考虑相变热对换热量及另一流体的进出口温度的影响。