毕业论文课题相关文献综述

换热器是化工、石油、能源等各工业中应用相当广泛的单元设备之一。据统计，在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%,在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明，虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍占主导地位约64%。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明，列管式换热器已进入一个新的研究时期，无论是换热器传热管件，还是壳程的折流结构都比传统的管壳式换热器有了较大的改变,其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究，主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展，现简介如下。^[1][2]一、国内的研究现状及发展前景

管壳式换热器是一个量大而品种繁多的产品，由于国防工业技术的不断发展,换热器操作条件日趋苛刻，迫切需要新的耐磨损、耐腐蚀、高强度材料。^[3]近年来,我国在发展不锈钢铜合金复合材料、铝镁合金及碳化硅等非金属材料等方面都有不同程度的进展,其中尤以钛材发展较快。钛对海水、氯碱、醋酸等有较好的抗腐蚀能力，如再强化传热,效果将更好，目前一些制造单位已较好的掌握了钛材的加工制造技术。对材料的喷涂，我国已从国外引进生产线。铝镁合金具有较高的抗腐蚀性和导热性，价格比钛材便宜。近年来国内在节能增效等方面改进换热器性能,提高传热效率，减少传热面积降低压降，提高装置热强度等方面的研究取得了显著成绩。换热器的大量使用有效的提高了能源的利用率，使企业成本降低,效益提高。根据国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要，十一五期间我国经济增长将保持年均7.5%的速度。而石化及钢铁作为支柱型产业,将继续保持快速发展的势头,预计2010年钢铁工业总产值将超过5000亿元，化工行业总产值将突破4000亿元。这些行业的发展都将为换热器行业提供更加广阔的发展空间。未来，国内市场需求将呈现以下特点，对产品质量水平提出了更高的要求，如环保、节能型产品将是今后发展的重点，要求产品性价比提高,对产品的个性化、多样化的需求趋势强烈，逐渐注意品牌产品的选用，大工程项目青睐大企业或企业集团产品。^[4]～[7]

上个世纪70年代初发生的世界性能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备^[8]。20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，市场经济的发展、私有化比例的加大，降低成本已成为企业追求的最终目标。能源日趋紧张、全球气候的不断升高和环境保护要求的提高给换热器及空冷式换热器及高温、高压换热器带来了日益广阔的应用前景。在地热、太阳能、核能、余热回收、风能的利用上，各政府、研究机构和企业都加大了投入资金力度，在未来几年内换热器技术会有很大的发展空间^[9]。

国内研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、螺旋槽管、波纹管、纵横管等；天津大学在流路分析法、振动等方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入的研究；西安交大在板翅式换热器研究方面已取得初步成果；重庆建工学院开发出翅管换热器；在强度软件方面化工设备设计技术中心站开发出SW6；在液压胀管方面江苏化工学院开发出液压胀管器；以换热器起家的兰州石油机械研究所率先开发出板式换热器、板式冷凝器、板式蒸发器，螺旋板换热器、板壳式换热器、螺纹管换热器、折流杆换热器、外导流筒换热器、高效重沸器、新结构高效换热器、Ω环高压换热器、表面蒸发空冷器、板式空冷器等一批实用价值的系列高效换热器，近年来又在强度软件上开发出LansysPV，在CAD软件上开发出浮头式换热器LansysHF、U形管式换热器LansysHU等系列CAD软件，含标准图2000余套；中国石化工程建设公司与兰州石油化工机器厂联合开发出螺纹锁紧环换热器；西安交通大学、兰州第五化工设计院、宁夏化工厂合作开发出螺旋绕管式换热器。这些技术成果为国民经济的快速发展，为中国炼油和化工工业的发展起到了决定作用，也使中国的传热技术水平步入国际先进水平^[10]。

二、国外的研究现状及发展前景

在国外，主要是各大型的传热研究公司在从事换热器的研究与推广应用。美国传热研究公司HTRI(HeatTransferResearchInc.)，是1962年发起组建的一个国际性、非赢利的合作研究机构，会员数百家，遍及全球，取得了大量的研究成果，积累了换热器设计的丰富经验，在传热机理、两相流，振动、污垢、模拟及测试技术方面做出了巨大贡献。近年来，该公司在计算机应用软件开发上发展很快，所开发的网络优化软件、各种换热器工艺设计软件计算精度准确，不仅节省了人力，提高了效率，而且提高了技术经济性能。目前国内有近20家成为HTRI会员。英国传热及流体中心HTFS(HeatTransferandFluidFlowService)，于1967年成立，隶属于英国原子能管理局。该中心有会员数百家，长期从事传热与流体课题的研究，所积累的经验和研究成果不仅广泛用于原子能工业，而且用于一般工业。它最大特点是与各大学和企业合作，进行专门的课题研究，研究成果显著。在传热与流体计算上更精确，开发的HTFS和TASC各类换热器微机计算软件备受欢迎，国内有30多家企业成为会员。^[11]～[15]

美国在20世纪70年代初为解决换热器管束振动开发了这种结构的换热器。目前美国已直接应用强化传热管设计制造折流杆式换热器，如菲利普公司使用螺纹管作为换热管，不仅解决了振动问题，而且由于壳侧流动的改善使折流杆式换热器比传统的弓形折流板换热器传热系数提高30%左右，管束的压降减少50%。华南理工大学和大庆石油化工总厂共同开发的折流杆螺旋槽管再沸器已应用于在无相变及冷凝传热方面，其总传热系数比普通光管再沸器提高了1.2~1.7倍，抗振性能好。化工部化工机械研究院开发的折流杆式换热器替代了某化肥厂压缩机级间套管式冷却器，节省了占地面积。^[16]～[18]

德国GRIMMA公司制造的一种整圆形折流板换热器能有效避免流体因转折引起的滞留区。它巧妙之处在于其折流板上开以4个孔为一组横排管孔，将管桥处铣通，则壳侧流体在管桥处沿着轴向流动。该公司还用不同比例的甘油和水混合液体进行实验，实验显示：在中低粘度范围内，纵流管束换热器传热效果明显优于传统的圆缺形折流板换热器。^[19][20]

随着工业中经济效益与社会中环境保护的要求，制造水平的不断提高，新能源的逐渐开发，研究手段的日益发展，各种新思想与新结构的涌现，换热器将朝着更高效、经济、环保的发展方向。^[21]

参考文献