山西崇光冷凝供熱設(shè)備有限公司

冷凝傳熱是指蒸氣與溫度低于其飽和溫度的壁面接觸時(shí)，將潛熱傳給壁面而自身冷凝的一種對流傳熱過程。工業(yè)上經(jīng)常見到加熱水蒸氣再冷凝；在很多單元操作（如蒸餾、蒸發(fā)和制冷）中也有各種組分蒸氣的冷凝。此外，化工生產(chǎn)中還有組分沸點(diǎn)差較大的混合蒸氣的冷凝，在冷凝的同時(shí)還伴有可凝蒸氣向冷凝壁面擴(kuò)散的現(xiàn)象，故屬于熱質(zhì)傳遞過程。

強(qiáng)化冷凝傳熱冷凝類型

蒸氣在壁面上的冷凝有兩種類型：①膜狀冷凝。當(dāng)冷凝液能潤濕壁面時(shí)，在壁面上形成一層連續(xù)的液膜；蒸氣在液膜表面冷凝。冷凝放出的潛熱必須通過這層液膜才能傳給壁面，因此液膜是冷凝傳熱的熱阻所在。②滴狀冷凝。若冷凝液不能潤濕壁面，冷凝液以液滴形態(tài)附著在壁面上。當(dāng)液滴增長到一定尺寸后，沿壁面滾落或滴下，露出無液滴的壁面，供繼續(xù)冷凝。滴狀冷凝時(shí)的傳熱分系數(shù)比膜狀冷凝時(shí)大 5～10倍或更多。但在實(shí)際設(shè)備中，滴狀冷凝不穩(wěn)定,通常是膜狀冷凝,所以冷凝傳熱設(shè)備一般按膜狀冷凝設(shè)計(jì)。

強(qiáng)化冷凝傳熱影響因素

單一飽和蒸氣冷凝時(shí)，汽相熱阻（來自氣相邊界層）一般很小，往往忽略不考慮，傳熱系數(shù)取決于液膜厚度、液膜流動狀況和冷凝液的物性。凡有利于減薄液膜厚度的因素，都會增強(qiáng)冷凝傳熱。例如冷凝液密度大、粘度小以及液膜流向與蒸氣流向一致等，均能使液膜減薄，從而使傳熱分系數(shù)提高；而冷凝溫度差的增大，冷壁表面不光滑，則會使液膜加厚，導(dǎo)致傳熱系數(shù)下降。

此外，影響冷凝傳熱的因素還有：①不凝性氣體。當(dāng)蒸氣中存在不凝性氣體時(shí),即使只有1%，也會導(dǎo)致傳熱系數(shù)下降50%以上。蒸氣中通常含有少量不凝氣體，在冷凝過程中不凝性氣體會逐漸積累。因此，冷凝器上須備有不凝氣體的排放口，操作時(shí)定期排放，以保持良好的傳熱效果。②蒸氣過熱。當(dāng)過熱蒸氣與溫度低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，壁面上會有凝結(jié)液析出，形成一層液膜，液膜表面溫度一般認(rèn)為近似等于飽和溫度，由于飽和溫度低于過熱蒸汽的主流溫度，因此對主流蒸汽產(chǎn)生冷卻作用，這部分熱交換稱為顯熱交換，可由常規(guī)對流換熱關(guān)聯(lián)式計(jì)算對流換熱系數(shù)，但顯熱換熱量相對于蒸汽凝結(jié)釋放的潛熱量一般很小，所以通常忽略之。過熱蒸汽在流動過程中，一邊降低溫度，一邊發(fā)生凝結(jié)，直到主流溫度降低到飽和溫度，此時(shí)溫度不再變化，從這個(gè)位置開始，就是常規(guī)的飽和蒸汽冷凝段。

含汞爐氣降溫、汞冷凝和汞回收的過程。

1.影響汞蒸氣冷凝效果的因素

冷凝溫度是重要因素。將含汞爐氣溫度降到臨界點(diǎn)時(shí)，可冷凝氣體的蒸氣壓隨之相應(yīng)降低，開始凝結(jié)成液體。

除冷凝溫度外，保持冷凝系統(tǒng)中適當(dāng)?shù)臍饬魉俣?、高的汞蒸氣濃度和合適的冷卻速度，均有利于汞蒸氣的凝結(jié)。

冷凝形成的小汞珠在冷凝管降落過程中和在水冷汞槽中流動時(shí)，由于表層薄膜的破裂而匯合集結(jié)成金屬(活)汞。如煙氣含汞量少、含煙塵量多時(shí)，灰塵常常成為汞蒸氣凝結(jié)的晶核：以及在煙氣流速較大、冷卻很快的條件下冷凝，一般形成極細(xì)的金屬汞珠，表面蒙上一層汞的氧化物或硫化物形成的牢固的薄膜。汞珠不易集結(jié)而進(jìn)入沉降的礦塵、煤灰和碳粒中，生成汞臭。汞蒸氣在冷凝過程中也會與煙氣中的二氧化硫、三氧化硫氣體作用，生成硫酸汞塊和亞硫酸汞塊進(jìn)入汞炱，在不同的爐氣成分和不同的冷卻條件下，金屬汞產(chǎn)出率波動在60%-90%內(nèi)，其余10%-40%的汞呈汞炱形態(tài)產(chǎn)出。

2.工藝

汞礦石豎爐焙燒、汞精礦回轉(zhuǎn)蒸餾爐焙燒和汞礦石回轉(zhuǎn)窯焙燒煉汞所產(chǎn)含汞護(hù)氣，都采用垂直型多級管狀冷凝器冷凝。這種冷凝器一般用鋼、鑄鐵或上釉陶瓷管作冷凝管，管徑為250-400mm，冷凝面積根據(jù)需要確定。汞礦石豎護(hù)倍燒煉汞日處理1t汞礦石所濡的冷凝面積為2.7-4.5m2，小爐取上限，大爐取下限。為使汞微粒在冷凝管內(nèi)有效沉集，管內(nèi)含汞護(hù)氣流度以4-6m/s為宜。中國在汞礦石流態(tài)化焙燒煉汞系統(tǒng)中，用文氏管冷凝系統(tǒng)取代龐大的管式冷凝器。含汞爐氣先通過文氏管快速降低溫度，使汞蒸氣冷凝，除去爐氣中大部分粉塵，粉塵進(jìn)入沉淀他，凝結(jié)的大粒汞珠進(jìn)入水封槽。被冷卻的含汞爐氣繼而進(jìn)入旋渦收汞器，使細(xì)粒汞珠、霧狀汞變成較大的汞珠降落在水封槽中。含汞爐氣再進(jìn)入列管式水套冷凝器，繼續(xù)降低溫度以冷凝收集汞。含汞爐氣最后引入淋洗塔，用循環(huán)水淋洗，進(jìn)一步降低其含汞量。

3.冷凝器

要用高導(dǎo)熱性、耐腐蝕性和不易形成汞齊的材料制造。鋼鐵的導(dǎo)熱性較好，也不易與汞形成汞齊，但耐腐蝕性能較差。陶瓷的耐腐蝕性能較好，不易與汞形成汞齊，但導(dǎo)熱性較差。鎳鉻不銹鋼、鈦材的性能都可滿足要求 。

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