冷凝是气体或液体遇冷而凝结，如水蒸气遇冷变成水，水遇冷变成冰。温度越低，冷凝速度越快，效果越好。化工生产中一般以比较容易得到，成本低的水或空气作冷凝的介质，经过冷凝操作后，水或空气温度会升高，如果直接排放会造成热污染。冷凝和蒸发是作用相反的两个物理过程。

冷凝是使热物体的温度降低而发生相变化的过程通常指物质从气态变成液态的过程。冷凝和蒸发是作用相反的两个单元操作。

在化工生产中，实现冷却、冷凝的设备通常是间壁式换热器。常用的冷却、冷凝介质是冷水、盐水等。一般情况下，冷水所达到的冷却效果不低于0 ℃；浓度约为20%盐水的冷却效果为-15~0℃。冷却、冷凝操作在化工生产中易被人们所忽视。实际上它很重要，而且严重影响安全生产。

冷凝过程主要分为两种，一种称为膜状冷凝，另一种称为滴状冷凝。

1、膜状冷凝

冷凝液能很好地润湿壁面，在壁面上形成一层连续的液膜，冷凝过程只在液膜与蒸气的分界面上进行，冷凝放出的汽化相变焓必须穿过这层液膜才能传到冷却壁面上去，这种冷凝方式称为膜状冷凝。

绝大部分的冷凝过程属于膜状冷凝，这时，液膜层就成为主要的传热阻力，液膜的传热系数越高或液膜的厚度越薄，传递的热量就越多。因此在设计冷凝器时，为了提高冷凝传热系数，就要考虑如何避免凝液膜不断加厚，以及如何促使凝液膜减薄。例如，通常采用卧式冷凝器，就是因为在壳程中凝液不断地从管子上滴落下来，使液膜层不会随冷凝量的增加而不断地加厚。

2、滴状冷凝

冷凝液不能很好地润湿壁面，将在壁面上形成一个个小液珠，且不断成长变大，液珠变大之后，由于受重力作用，会不断地携带沿途的其他液珠沿壁流下，使壁面重复液珠的形成和成长过程，冷凝放出的汽化潜热可直接传递给壁面，这种冷凝方式称为滴状冷凝。

滴状冷凝的传热速率比膜状冷凝高，可以达到膜状冷凝的几倍甚至十几倍，其原因是蒸气与管壁直接接触，中间没有比管壁传热系数小得多的液膜存在，同时传热的推动力是蒸气与管壁温度之差，这比膜状冷凝时气液界面与管壁温度之差要大。尽管滴状冷凝的传热效果很好，但在操作上不稳定，而且它所需要的特殊材质的冷凝表面也很难完全满足，因此工业应用仍很有限。

冷凝器是把蒸气冷凝为液体的设备，在冷凝过程中蒸气把热量传递给冷却剂。在石油化工过程中经常使用各种各样的冷凝器，其中在两相流动传热的冷凝过程中应用最为广泛，如蒸馏塔顶气体馏出物的冷凝、水蒸汽的冷凝、冷冻剂蒸气的冷凝等。在冷凝过程中涉及到的主要设备有：管壳式冷凝器、空气冷却器、板式冷凝器和螺旋板式冷凝器等。

蒸气冷凝的过程还可以用来加热或蒸发冷却剂，因此根据换热过程的不同目的，可以分别称为冷凝器、蒸发器、再沸器或加热器。本章主要介绍管壳式冷凝器，其中浮头式冷凝器结构如图《冷凝器》所示。