換熱器的發(fā)展現(xiàn)狀及前景

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1、換熱器的研究發(fā)展現(xiàn)狀及前景摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，以能源為中心的環(huán)境、生態(tài)等問題日益加劇。世界各國在尋找新能源的同時，也更加注重了節(jié)能新途徑的研發(fā)。強化傳熱技術的應用不但能節(jié)約能源、保護環(huán)境，而且能大大節(jié)約投資成本。換熱器由于其在化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門的廣泛應用，使得換熱器的強化傳熱技術一直以來受到研究人員的重視，各種研究成果不斷涌現(xiàn)。隨著經濟的發(fā)展，各種不同結構和種類的換熱器發(fā)展很快，新結構、新材料的換熱器不斷涌現(xiàn)。換熱器又稱熱交換器，是一種將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設備，也是實現(xiàn)化工生產過程中熱量交換和傳遞不可缺少的設備。換熱器既可是一種單獨的設備

2、，如加熱器、冷卻器和凝汽器等；也可是某一工藝設備的組成部分，如石化、煤炭工業(yè)中的余熱回收裝置等。本文主要介紹了現(xiàn)有換熱器的分類，各種換熱器的特點工作原理及應用情況，對目前換熱器的存在問題和發(fā)展趨勢進行分析。關鍵詞：換熱器；強化換熱；研究現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，以能源為中心的環(huán)境、生態(tài)等問題日益加劇。世界各國在尋找新能源的同時也更加注重了節(jié)能新途徑的研發(fā)。強化傳熱技術的應用不但能節(jié)約能源、保護環(huán)境，而且能大大節(jié)約投資成本。換熱器由于其在化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門的廣泛應用，使得換熱器的強化傳熱技術一直以來受到研究人員的重視，各種研究成果不斷涌現(xiàn)1?換熱器的分類方式隨

3、著科學和生產技術的發(fā)展，各種換熱器層出不窮，難以對其進行具體、統(tǒng)一的劃分。雖然如此，所有的換熱器仍可按照它們的一些共同特征來加以區(qū)分，具體如下。按照用途來分：預熱器（或加熱器）、冷卻器、冷凝器、蒸發(fā)器等。按照制造熱交換器的材料來分：金屬的、陶瓷的、塑料的、石墨的、玻璃的等。?按照溫度狀況來分：溫度工況穩(wěn)定的熱交換器，熱流大小以及在指定熱交換區(qū)域內的溫度不隨時間而變；溫度工況不穩(wěn)定的熱交換器，傳熱面上的熱流和溫度都隨時間改變。按照熱流體與冷流體的流動方向來分：順流式、逆流式、錯流式、混流式。6按照傳送熱量的方法來分：間壁式、混合式、蓄熱式等三大類。其中間壁式換熱器的冷、熱流體被

4、固體間壁隔開，并通過間壁進行熱量交換的換熱器，因此又稱表面式換熱器，這類換熱器應用最廣。間壁式換熱器根據傳熱面的結構不同可分為管式和板面式。管式換熱器以管子表面作為傳熱面，包括套管式換熱器和管殼式換熱器等；板面式換熱器以板面作為傳熱面，包括板式換熱器、螺旋板換熱器、板翅式換熱器、板殼式換熱器和傘板換熱器等。2管式換熱器?管式換熱器主要有套管式換熱器和管殼式換熱器兩種。2.1套管式換熱器?套管式換熱器是將不同直徑的兩根管子套成的同心套管作為元件、然后把多個元件加以連接而成的一種換熱器，工作時兩種流體以純順流或純逆流方式流動。套管式換熱器的優(yōu)點是：結構簡單，適用于高溫、高壓流體，

5、特別是小容量流體的傳熱。另外，只要做成內管可以抽出的套管，就可清除污垢，所以它也使用于易生污垢的流體。他的主要缺點是流動阻力大；金屬消耗量多；管間接頭較多，易發(fā)生泄露；而且體積大，占地面積大，故多用于傳熱面積不大的換熱器2.2管殼式換熱器?管殼式換熱器又稱為列管式換熱器，是以封閉在殼體中管束的壁面作為傳熱面的間壁式換熱器，結構一般由殼體、傳熱管束、管板、折流板（擋板）和管箱等部件組成。目前，國內外工業(yè)生產中所用的換熱設備中，管殼式換熱器仍占主導地位，雖然它在換熱效率、結構緊湊性和金屬材料消耗等方面，不如其它新型換熱設備，但它具有結構堅固，操作彈性大，適應性強，可靠程度高，選材

6、范圍廣，處理能力大，能承受高溫高壓等特點，所以在工程中仍得到廣泛應用。以下是幾種常見的管殼式強化換熱器。?2.2.1?螺旋槽管換熱器?螺旋槽管是一種管壁上具有外凸和內凹的異形管，流體流出管壁時在管壁附近誘發(fā)螺旋流動。層流層減薄，同時壁表面起伏強化了流體湍流，加快了由壁面至流體主體的熱量傳遞，強化了傳熱過程。早期進行螺旋槽管研究的主要有美國、英國、日本，從1970～1980年進行了大量的研究。我國對螺旋槽管的實驗研究起步也是較早的，華南理工大學、北京理工大學和重慶大學都對螺旋槽管進行了試驗研究，而且都取得顯著的成效。目前，無論是從6傳熱、流阻、阻垢性能，還是從無相變對流換熱和有

7、相變凝結換熱，對螺旋槽管的強化傳熱研究從理論到實際已達到較高水平。2.2.2?橫紋管換熱器?1974年前蘇聯(lián)首先提出橫紋管，它是一種用普通圓管作毛胚，在管外壁經簡單滾軋出與軸線垂直的凹槽，同時在管內形成一圈突起的環(huán)肋。流體流經橫紋管環(huán)槽處能頻頻發(fā)生邊界層分離而產生軸向旋渦，強化了流體湍流，旋渦不斷生成，保持了連續(xù)而穩(wěn)定的強化作用。橫紋管在我國研究較少，只有華南理工大學對此進行了試驗研究，研究發(fā)現(xiàn)在相同流速下，橫紋管流阻比單頭螺旋槽管的小。沈陽化工學院與遼寧冷熱設備制造公司對橫槽紋管進行了開發(fā)研制，從而使