冷凝器

在涉及热传递的系统中，冷凝器是一种热交换器，用于通过冷却将气态物质冷凝为液态。在这个过程中，物质的潜热被释放并转移到周围环境。冷凝器被用于许多工业系统，以实现有效的排热。冷凝器可以按照许多设计制造，有许多尺寸，从相当小的（手持式）到非常大的。例如，冰箱使用冷凝器来摆脱从设备内部提取的热量到外部空气中。

冷凝器用于空调、工业化学过程，如蒸馏、蒸汽发电站和其他热交换系统。许多冷凝器通常使用冷却水或环境空气作为冷却剂。

冷凝器被设计用来将热量从工作流体（如蒸汽发电厂中的水）转移到第二流体或周围的空气中。冷凝器依靠的是在相变过程中发生的有效传热，在这种情况下，在蒸汽凝结成液体的过程中。进入冷凝器的蒸汽温度通常高于二次流体的温度。随着蒸汽的冷却，它达到了饱和温度，凝结成液体并释放出大量的潜热。当这个过程沿着冷凝器发生时，蒸汽量减少，液体量增加；在冷凝器的出口，只剩下液体。一些冷凝器的设计包括一个额外的长度，以便将冷凝液体过冷到饱和温度以下。

冷凝器的设计有无数的变化，设计变量包括工作流体、二次流体、几何形状和材料。常见的二次流体包括水、空气、制冷剂或相变材料。

与其他冷却技术相比，冷凝器有两个显著的设计优势：

• 潜热传热比单纯的显热传热效率高得多
• 在冷凝过程中，工作流体的温度保持相对恒定，这使得工作流体和二次流体之间的温差最大化。

表面冷凝器是一种将冷凝介质与蒸汽进行物理隔离的冷凝器，当不需要直接接触时使用。它是一个管壳式热交换器，安装在火力发电站每个涡轮机的出口。通常情况下，冷却水流经管侧，蒸汽进入壳侧，在传热管的外部发生冷凝。凝结水滴下来并收集在底部，通常是在一个叫做热井的内置锅中。壳侧通常在真空或部分真空状态下运行，这是由蒸汽和冷凝水之间的比容量差异造成的。相反，蒸汽可以通过管子输入，冷却水或空气在外面流动。

在化学中，冷凝器是一种冷却热蒸汽以将其冷凝成液体的装置。这不能与冷凝反应相混淆，冷凝反应是通过加成和消除反应将两个片段连接成一个分子。

几种类型的冷凝器常用于实验室蒸馏、回流和旋转蒸发器中。李比希冷凝器只是一个位于冷却水套内的直管，是最简单（也是相对最便宜）的冷凝器形式。

格雷厄姆冷凝器是一个位于水套内的螺旋管，而阿列伊恩冷凝器的内管上有一系列xxx小小的收缩，每一个收缩都增加了蒸汽成分可能冷凝的表面积。后一种类型的冷凝器也更昂贵，因为它的制造形状更复杂。这三种类型的冷凝器是实验室玻璃产品，因为它们通常是由玻璃制成的。市面上的冷凝器通常装有抛光的玻璃接头，标准长度为100、200和400毫米。风冷式冷凝器没有夹套，而水冷式冷凝器含有一个水夹套。

较大的冷凝器也用于工业规模的蒸馏过程，将蒸馏的蒸汽冷却成液体蒸馏物。