换热器的研究发展现状

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1、化工进展·338·CHEMICALINDUSTRYANDENGINEERINGPROGRESS2009年第28卷增刊换热器的研究发展现状支浩，汤慧萍，朱纪磊（西北有色金属研究院，陕西西安710055）摘要：随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各种研究成果不断涌

2、现。随着经济的发展，各种不同结构和种类的换热器发展很快，新结构、新材料的换热器不断涌现。换热器又称热交换器，是一种将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，也是实现化工生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备。换热器既可是一种单独的设备，如加热器、冷却器和凝汽器等；也可是某一工艺设备的组成部分，如石化、煤炭工业中的余热回收装置等。本文主要介绍了现有换热器的分类，各种换热器的特点工作原理及应用情况，对目前换热器的存在问题和发展趋势进行分析。关键词：换热器；强化换热；研究现状随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环间壁式换热器根据

3、传热面的结构不同可分为境、生态等问题日益加剧。世界各国在寻找新能源管式和板面式。管式换热器以管子表面作为传热的同时，也更加注重了节能新途径的研发。强化传面，包括套管式换热器和管壳式换热器等；板面式热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能换热器以板面作为传热面，包括板式换热器、螺旋大大节约投资成本。换热器由于其在化工、石油、板换热器、板翅式换热器、板壳式换热器和伞板换动力和原子能等工业部门的广泛应用，使得换热器热器等。的强化传热技术一直以来受到研究人员的重视，各[1-4]2管式换热器种研究成果不断涌现。管式换热器主要有

4、套管式换热器和管壳式换热1换热器的分类方式器两种。随着科学和生产技术的发展，各种换热器层出2.1套管式换热器不穷，难以对其进行具体、统一的划分。虽然如此，套管式换热器是将不同直径的两根管子套成的所有的换热器仍可按照它们的一些共同特征来加以同心套管作为元件、然后把多个元件加以连接而成[5-6]区分，具体如下。的一种换热器，工作时两种流体以纯顺流或纯逆流按照用途来分：预热器（或加热器）、冷却器、方式流动。套管式换热器的优点是：结构简单，适冷凝器、蒸发器等。用于高温、高压流体，特别是小容量流体的传热。按照制造热交换器的材料来分

5、：金属的、陶瓷另外，只要做成内管可以抽出的套管，就可清除污的、塑料的、石墨的、玻璃的等。垢，所以它也使用于易生污垢的流体。他的主要缺按照温度状况来分：温度工况稳定的热交换器，点是流动阻力大；金属消耗量多；管间接头较多，热流大小以及在指定热交换区域内的温度不随时间易发生泄露；而且体积大，占地面积大，故多用于[5,7]而变；温度工况不稳定的热交换器，传热面上的热传热面积不大的换热器。流和温度都随时间改变。2.2管壳式换热器按照热流体与冷流体的流动方向来分：顺流式、管壳式换热器又称为列管式换热器，是以封闭逆流式、错流式、混流式

6、。在壳体中管束的壁面作为传热面的间壁式换热器，按照传送热量的方法来分：间壁式、混合式、结构一般由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）蓄热式等三大类。其中间壁式换热器的冷、热流体和管箱等部件组成。目前，国内外工业生产中所用被固体间壁隔开，并通过间壁进行热量交换的换热的换热设备中，管壳式换热器仍占主导地位，虽然器，因此又称表面式换热器，这类换热器应用最广。它在换热效率、结构紧凑性和金属材料消耗等方面，增刊支浩等：换热器的研究发展现状·339·不如其它新型换热设备，但它具有结构坚固，操作与管子在椭圆长轴处相接触，相互支撑而取消

7、了支弹性大，适应性强，可靠程度高，选材范围广，处撑折流板，这样能保证装置的抗震性，且流体在管理能力大，能承受高温高压等特点，所以在工程中程和壳程都发生旋流。我国华南理工大学化机所和仍得到广泛应用。以下是几种常见的管壳式强化换武汉化工学院化机系也开发了变截面扭曲管和混合[7-10]热器。管束。2.2.1螺旋槽管换热器2.2.5波纹管换热器螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凹的异形波纹管换热器强化传热机理与螺旋扁管相一管，流体流出管壁时在管壁附近诱发螺旋流动。层致。波纹管能起到温差补偿作用，省掉壳体膨胀节；流层减薄，同时壁表面

8、起伏强化了流体湍流，加快由于温差应力的作用，换热管能自动去掉表面污垢，了由壁面至流体主体的热量传递，强化了传热过程。使管表面不易产生污垢，具有强化传热和除垢的双早期进行螺旋槽管研究的主要有美国、英国、日本，重功效，且结构简单紧凑，容易制造，投资少，热从1970～1980年进行了大量的研究。我国对螺旋槽率高，故广泛应用