毕业论文课题相关文献综述

一、前言

换热器作为一种传热设备是工业生产中不可缺少的设备。据统计,在现代石油化工企业中,换热器投资占30%～40%;在制冷机组中,蒸发器和凝结器的重量占机组总重量的30%～40%,动力消耗占总值的20%～30%；在热电厂中,如果将锅炉也视作换热设备，则换热器的投资约占整个电厂总投资的70%左右[1]。因此,换热设备的合理设计、运转和改进对于整个企业投资、金属耗量、空间以及动力消耗有着重要影响。

波纹管是一种大小圆弧相切、内外波形如波纹状的薄壁管子,可通过液压成型、机械胀型、滚压成型等方法进行加工得到。作为一种高效强化换热管,国内外的研究人员对波纹管的传热和流动特性进行了各种研究[2-3]。总体上讲,所有研究成果均表明波纹管具有显著的强化传热效果。波纹管具有一些光管所不具备的突出优点:1.可抵消因冷、热流体温差而产生的应力,从而可以有效防止泄漏;2.由于横截面周期性变化,流体流经波纹管时流速和压力将不断变化,从而改变流动边界层和热边界层,具有传热效率高等优点。

近十几年来,世界面临着能源短缺的局面,因此采用先进的节能技术,降低能源消耗，提高能源有效利用率势在必行[4]。如何采取更有效的节能措施和设计更先进的换热设备成为两项难题。波纹管换热器是弹性力学和传热学两大科学技术较完善的结合,是在原有传统管壳式换热器结构的基础上,用带有波纹的换热管取代了传统换热器中的光管。波纹管换热器作为一种高效管壳式换热器,这种换热器具有加工方便、传热效率高、不易结垢和热补偿性好等优点,日益受到人们的重视[5-7]。由于换热器在国民经济和工业生产领域中对产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着举足轻重的作用,其传热性能的好坏对节能有着极其重要意义。

二、强化传热技术

强化传热是20世纪60年代发展起来的一种改善传热性能的技术。强化传热是提高换热器综合效率、降低其寿命周期费用的有效措施。它可以减小传热面积,从而降低换热器的体积和重量,提高现有换热器的传热能力,使换热器能在较低温差下工作,能够减小换热器的阻力,可使流体边界层减薄,使流体紊乱程度加强从而提高换热器的传热与流阻性能。强化传热技术的应用不但节能环保,而且节约了投资和运营成本。因而在能源问题日趋严重的今天,强化传热技术显得十分重要。

不同设备对强化传热的具体要求也不同。归纳起来,应用强化传热技术是为了达到

以下任一目的:(1)减小换热设备的传热面积,以降低换热设备的体积与重量;(2)提高现有换热设备的换热能力;(3)使换热设备在较小的传热温差下工作;(4)减小换热设备的阻力,以减小换热设备的动力消耗。强化传热技术分为被动式强化技术(亦称为无功技术或无源强化技术)和主动式强化技术(亦称为有功技术或有源强化技术)[8]。前者是指除了介质输送功率外不需要消耗额外动力的技术,是换热器强化传热主要采用的方法,如传热管的表面处理、传热管的形状变化、管内加入插入物,改变支撑物等;后者是指需要加入额外动力以达到强化传热目的的技术,如采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射等手段[9]。

强化传热的方式包括处理表面、粗糙表面、扩展表面、扰流装置、漩涡流装置[8]、螺旋盘管[10]、表面张力装置、添加、壳程强化等。

三、波纹管传热效果与机理研究