毕业论文课题相关文献综述

1、波纹管的前景

波纹管是一种双面强化传热的管型,内外壁被轧成波纹凸肋,其内壁能改变流体边界层的流动状态，外壁能增大传热表面和扰动，达到双面强化传热的目的^[1]。波纹管是指用可折叠皱纹片沿折叠伸缩方向连接成的管状弹性敏感元件。它的开口端固定，密封端处于自由状态，并利用辅助的螺旋弹簧或簧片增加弹性。工作时在内部压力的作用下沿管子长度方向伸长，使活动端产生与压力成一定关系的位移。活动端带动指针即可直接指示压力的大小。波纹管常常与位移传感器组合起来构成输出为电量的压力传感器，有时也用作隔离元件。波纹管生产历史已经有了一百多年。直到第二次世界大战时期，才用作仪器、仪表的弹性敏感元件和各类管道的联结元件，现在已被广泛用于矿山、石油、化工、冶金、电力、热力、航天等工程设备中，起密封、吸振、降噪、储能、热补偿和介质隔离作用^[2]。波纹管主要包括金属波纹管、波纹膨胀节、波纹换热管、膜片膜盒和金属软管等。金属波纹管主要应用于补偿管线热变形、减震、吸收管线沉降变形等作用，广泛应用于石化、仪表、水泥、冶金等行业。塑料等其他材质波纹管在介质输送、电力穿线、机床、家电等领域有着不可替代的作用。

2、波纹管的发展

波纹管有多种形式，就波的形状而言，以U型波纹管应用最为广泛，其次还有C型、Ψ型、矩形和S型等；就层数而言，则分为单层和多层波纹管；另外还可以根据是否带有加强环来将波纹管分成有加强型波纹管和无加强型波纹管两种形式。波纹管的主要性能是其柔性，但其柔性受到其强度和稳定性的限制。为了保证波纹管的耐压力,可增加其壁厚，但柔性随之降低，达不到补偿位移、吸振降噪的作用；若通过增加波数来增加柔性，则面临柱失稳问题；若通过增加波高来增加柔性，则导致应力幅值提高，强度削弱，疲劳寿命降低，还存在平面失稳问题^[3]。

换热器是许多工业生产中常用的设备，在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中应用极为广泛，且它们是上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。波纹管式换热器不但传热效率高，而且对食品处理即快捷又安全可靠。随着近几年来的不断发展，产品技术已发展到一个崭新的时代，并经有关权威组织机构认证。在化工厂，换热器的费用约占总费用的10%-20%，在炼油厂约占总费用的35%-40%。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因而对换热器的要求也日益加强。最近几年，我国的城市建设发展迅速，随着人民生活水平的提高，人民的居住水平也在不断改善，势必要增加居住面积。居住面积的大量增加使电厂原有的加热器的供热能力显得相形见绌，这就需要增加换热面积，然而电厂内厂房的空间又是一定的，因此采用波纹管换热器取代原有的管壳式换热器，则完全解决了以上问题。但是要节能降耗，提高工业生产的经济效益，必须研究各种传热过程的强化问题，开发适用不同过程工业要求的强化传热结构及高效换热设备，这不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题，同时也是开发新能源和开展节能工作的迫切任务。

3、强化传热技术

3.1强化传热技术的介绍

换热器的强化传热就是通过改变影响传热过程的各种因素力求使换热器在单位时间内，单位传热面积上传递最多的热量^[4]。强化传热研究的主要目的是提高热量传递过程的速率，力图达到以最经济的设备(重量小、体积小、成本低)来完成规定传递的热量或在设备规模相同的情况下能更快更多地传递热量，用最高的热效率来实现能源的合理利用。

波纹管换热器是近年来发展起来的新型高效换热设备，它与传统换热器的主要区别在于用波纹管代替原来的光滑直管，可以大大强化热量传递。自上世纪90年代以来，关于波纹管换热器的设计计算研究偶有报道^[5-6]，由于波纹管强化传热的机理较为复杂，不同尺寸的波纹管，其传热关联式也不尽相同，到目前为止在其传热设计中还没有非常适用的计算公式。

随着工业的迅速发展，能源消耗量不断增加，能源紧张已成为一个世界性问题。因此，各国竞相采取节能措施，大力发展节能技术。换热过程涉及大量能量传递问题，是节能技术改造的重点对象。改进现有换热设备、设计新型换热产品、提高换热效率、减少能量转换损失等，已成为国内外学者们重点研究的课题。其中用异型管取代原来的光滑直管的研究工作较多，比如螺旋槽管、横纹管、管内插入物换热管、螺纹换热管等等^[7-9]。