1．化工生產中的傳熱過程
系統內溫度的差異使熱量從高溫向低溫轉移的過程稱之為熱量傳遞過程，簡稱傳熱過程。
化工生產中的傳熱過程比比皆是，所有化學反應都要在一定溫度下進行，為了滿足工藝條件，必須適當地供給熱量或移走熱量；單元操作中的蒸發、精餾、乾燥等過程也需要按一定速率供給熱量或移走熱量；許多裝置和管道都在高溫或低溫下執行，應儘量減少它們與外界的傳熱，需要保溫；為節約能源、降低成本，化工企業需要熱量**和綜合利用等。可見，傳熱過程不但為化工生產過程提供了必要的溫度條件，保證了過程的熱量平衡，滿足了生產的要求，而且也是化學工業提高經濟效益、保護環境的重要措施。通常，傳熱裝置在化工企業裝置投資中佔很大比例，有些可達40%左右，所以傳熱過程是化工生產十分重要的單元操作之一。
化工生產對傳熱的要求有兩類，一是要求熱量的傳遞速率要高，如上述的化學反應的加熱或冷卻，目的是增大裝置的傳熱強度、提高生產能力或減小裝置尺寸、降低生產費用；另一類則是要求盡量避免熱量傳遞，如裝置和管道的保溫、保冷，需要採用隔熱等方法減小傳熱速率。
傳熱過程也分為定態傳熱和非定態傳熱兩種，換熱器傳熱面上各點溫度不隨時間而改變的過程稱為定態傳熱，反之，稱為不定態傳熱。工業生產中的連續換熱操作多屬於前者，間歇操作或連續操作的換熱器開工之時多屬於非定態傳熱。定態傳熱時傳熱速率亦不隨時間而變化，即傳熱速率為常量。
工業上的傳熱過程中，冷流體和熱流體的接觸有三種方式。
①直接接觸式在某些傳熱過程中，例如熱氣體的直接水冷卻及熱水的直接空氣冷卻等，採用冷、熱流體直接接觸進行換熱。這種方式傳熱面積大，裝置亦簡單。典型的直接接觸式換熱裝置是由塔型的外殼及若干促進冷、熱流體密切接觸的內件（如填料）等構成。
②間壁式在大多數情況下，工藝上不允許冷、熱流體直接混合，而往往是將冷、熱流體用間壁隔開來，通過間壁進行換熱，所採用的裝置叫間壁式換熱器，其型式很多，稍後專門介紹。
③蓄熱式這種傳熱過程中，首先使熱流體流過換熱器，將器內固體填充物（如耐火磚等）加熱，然後停止熱流體，使冷流體流過蓄熱器內已被熱流體加熱的固體填充物，吸取熱量而被加熱，如此周而復始，達到冷、熱流體之間的傳熱目的。一般來說，蓄熱式換熱只適用於氣體，對於液體會有一層液膜粘附在固體表面上，從而造成冷、熱流體之間的少量摻混，如果這種摻混也是不允許的話，便不能採用蓄熱式換熱器。
2．傳熱基本方式
熱量傳遞的基本方式有熱傳導、熱對流和熱輻射三種。
（1）傳導傳熱系統溫度較高部分的粒子（氣體、液體的分子，固體的原子，導電固體的自由電子）因熱運動與相鄰的粒子碰撞將熱量傳遞給溫度較低粒子的過程稱為傳導傳熱，簡稱熱傳導或導熱。
熱傳導過程的特點是，粒子只是在平衡位置附近振動而不發生觀位移。
（2）對流傳熱對流傳熱也稱熱對流，是指流體中粒子發生相對巨集觀位移和混合，將熱量由一處傳至另一處的過程。工程上，對流傳熱是指流體流經固體壁面與該表面發生的熱量交換，又稱給熱。
流體的對流因其粒子產生相對巨集觀位移的原因不同分為兩種，一種是由於流體內部各處溫度不同而造成密度差異所引起的粒子巨集觀位移，稱為自然對流；另一種是由於外界機械能量的介入迫使其粒子巨集觀位移，稱為強制對流。強制對流較自然對流傳熱效果好。
（3）輻射傳熱輻射傳熱亦稱熱輻射，是一種熱量以電磁波傳遞的方式。當物體受熱而引起內部原子激發，熱能變為輻射能以電磁波形式向周圍空間發射，射到另一物體時輻射能部分或全部被吸收又重新變為熱能，這種能量傳播過程稱為熱輻射。
熱輻射的特點是不需要任何傳熱介質，而可在真空中傳遞。
物體的溫度只要在絕對零度以上，都可以發射電磁波形式的熱射線。高溫物體向低溫物體發射熱射線，低溫物體也同時向高溫物體發射熱射線，只不過高溫物體向低溫物體輻射的能量多而已。實驗證明，物體的溫度高於400℃才有明顯的熱輻射，而化工生產中一般間壁式換熱器中的傳熱過程溫度都不很高，過程中因輻射而傳遞的熱量大多情況下可忽略不計，故本章主要討論熱傳導和熱對流。
需要指出的是，實際化工生產中的傳熱過程很少以一種方式進行，而往往是兩種或三種基本方式的聯合，如間壁式換熱就是熱對流和熱傳導的串聯過程。
換熱器的分類與結構形式
換熱器作為傳熱裝置被廣泛用於耗能用量大的領域。隨著節能技術的飛速發展，換熱器的種類越來越多。適用於不同介質、不同工況、不同溫度、不同壓力的換熱器，結構型式也不同，換熱器的具體分類如下：
一、換熱器按傳熱原理可分為：
1、表面式換熱器
表面式換熱器是溫度不同的兩種流體在被壁面分開的空間裡流動，通過壁面的導熱和流體在壁表面對流，兩種流體之間進行換熱。表面式換熱器有管殼式、套管式和其他型式的換熱器。
2、蓄熱式換熱器
蓄熱式換熱器通過固體物質構成的蓄熱體，把熱量從高溫流體傳遞給低溫流體，熱介質先通過加熱固體物質達到一定溫度後，冷介質再通過固體物質被加熱，使之達到熱量傳遞的目的。蓄熱式換熱器有旋轉式、閥門切換式等。
3、流體連線間接式換熱器
流體連線間接式換熱器，是把兩個表面式換熱器由在其中迴圈的熱載體連線起來的換熱器，熱載體在高溫流體換熱器和低溫流體之間迴圈，在高溫流體接受熱量，在低溫流體換熱器把熱量釋放給低溫流體。
4、直接接觸式換熱器
直接接觸式換熱器是兩種流體直接接觸進行換熱的裝置，例如，冷水塔、氣體冷凝器等。
二、換熱器按用途分為：
1、加熱器
加熱器是把流體加熱到必要的溫度，但加熱流體沒有發生相的變化。
2、預熱器
預熱器預先加熱流體，為工序操作提供標準的工藝引數。
3、過熱器
過熱器用於把流體(工藝氣或蒸汽)加熱到過熱狀態。
4、蒸發器
蒸發器用於加熱流體，達到沸點以上溫度，使其流體蒸發，一般有相的變化。
三、按換熱器的結構可分為：
可分為：浮頭式換熱器、固定管板式換熱器、u形管板換熱器、板式換熱器等。
1．間壁式換熱器（表面式換熱器）
化工生產中最常遇到的傳熱過程是兩種流體間的熱交換，間壁式換熱器是實現這種過程的基本裝置，也是化工生產中的常見換熱器。間壁式換熱器中，熱量自熱流體傳給冷流體的過程包括三個步驟：①熱流體將熱量傳到壁面一側；②熱量通過固體壁面的熱傳導；③壁面的另一側將熱量傳給冷流體。
即整個熱交換為給熱一導熱一給熱的串聯過程。
間壁式換熱器依傳熱面的結構可分為管式換熱器和板式換熱器。管式換熱器的傳熱面是由管子做成的，包括套管式、列管式、蛇管式、噴淋式和翅片管式等；板式換熱器的傳熱面是由板材做成的，包括夾套式、螺紋板式、螺旋板式等。
圖4－1為簡單的套管換熱器，它是由不同直徑的兩根管子同心地套在一起組成的。冷、熱兩種流體分別流經內管和環隙進行熱交換，其傳熱面為內管的壁面。
圖4—2為單程列管式換熱器。一流體由左側封頭5的接管4進入器內，經封頭與管板6間的空間（分配室）分配至各管內，流過管束2後，由另一端的封頭流出換熱器。另一流體由殼體右側的接管3進入，殼體內裝有數塊折流板7，使流體在殼與管束之間，沿折流板作折流運動，從另一端的殼體接管流出換熱器。
通常把流體流經管束稱為管程，將該流體稱為管程流體；把流體流經管間環隙稱為殼程，將該流體稱為殼程流體。由於管程流體在管束內只流過一次，故稱為單程列管式換熱器。
圖4—3為雙程列管式換熱器。隔板4將分配室等分為二，管程流體只能先流經一半管束，待流到另一分配室折回而再流經另一半管束，然後從接管流出換熱器。由於管程流體在管束內流經兩次，故稱為雙程列管式換熱器。
管程流體在管束內來回流過幾次，就稱為與次數相同程數的換熱器。
列管換熱器中兩流體間的傳熱是通過管壁進行的，故平均管壁總面積即為它的傳熱面積。
幫浦的定義和分類
幫浦是一種用以輸送液體及使液體增壓的機械，它把輸入的原動機的機械能轉化為輸送液體的能量。
1、按工作原理分：
（1）葉片式幫浦：依靠幫浦內高速旋轉的葉輪及轉能裝置來提高液體的壓力，（離心幫浦、混流幫浦、軸流幫浦、旋渦幫浦）。
（2）容積式幫浦：依靠幫浦內工作容積做週期性變化來提高液體壓力，（往復幫浦、齒輪幫浦、螺桿幫浦、滑片幫浦等）。
（3）其他型別幫浦：依靠流體的靜壓能或動能來輸送液體的，（空氣公升液器、蒸汽射流幫浦）。
2、按輸送介質分：
清水幫浦、油幫浦、泥漿幫浦、汙水幫浦、酸幫浦、鹼幫浦等。
3、按原動機分：
電動幫浦、氣/汽動幫浦、磁力幫浦、水動幫浦、手動幫浦。
二、幫浦的型式
（1）葉片幫浦：ａ、離心幫浦，ｂ、混流幫浦，ｃ、軸流幫浦，ｄ、旋渦幫浦。
（2）容積幫浦：ａ、往復幫浦
依靠幫浦缸內活塞往復運動，（使幫浦缸容積發生變化，完成吸入、壓出液體的過程，而達到提高液體壓力，輸送液體的目的）。
ｂ、齒輪幫浦（依靠齒輪的齒谷與幫浦殼形式的空間輸送液體）。
ｃ、螺桿幫浦（依靠幫浦殼與主、從嚙合螺桿旋轉過程中的變化，完成吸入、壓出液體的過程）。
三、離心幫浦
1、離心幫浦的工作部件
葉輪、軸、吸液室、幫浦體、幫浦蓋、軸封裝置（填料壓蓋或機械密封）、軸向力平衡裝置、軸承、聯軸器、托架、壓出室等。
2、離心幫浦的工作原理
離心幫浦啟動前應先在及吸液管內灌滿液體即灌幫浦。當幫浦啟動後，軸上葉輪帶動液體旋轉，葉輪中的液體在離心力的作用下，順葉片沿徑向甩出，此時液體具有較低的靜壓能和較高的動能。甩出的液體通過蝸殼或導葉等轉能裝置使動能化為壓力能，經壓出室排出幫浦外，另一方面，葉輪吸液口因液體被甩出而形成低壓，當吸液池液面產生壓差，吸液池內的液體便在壓差作用西啊經吸液室不斷吸入，填補被排液體的空位。
液體連續不斷地被吸入和壓出，從而達到增壓和輸送液體的目的。
3、離心幫浦的分類
四、離心幫浦的主要效能引數
1、揚程
幫浦的揚程為單位重量的液體從幫浦的進口法蘭進入至出口法蘭排出時，獲得的有性能量，用h表示，單位m液柱。
2、流量
幫浦的流量為單位時間內從幫浦的排液口排出的流量。
3、功率
（1）有效功率：單位時間內幫浦排出口流出的液體從幫浦中獲得的能ne,單位kw。
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