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文献综述

前言

换热设备是在两种或两种以上流体间、一种流体一种固体间、固体粒子间或者热接触且具有不同温度的同一种流体间的热量传递装置。它是广泛应用于化工、石油化工、能源、制药、机械及其他许多工业部门的一种通用设备。在化工厂中，换热设备的投资约占总投资的10%~20%；在炼油厂中，约占总投资的35%~40%。近几十年，换热设备在能量储存、转化、回收，以及新能源利用和污染治理中得到了广泛的应用。[1]

换热设备的种类繁多，若按热传递原理或传热方式进行分类可分为直接接触式换热器、蓄热式换热器、间壁式换热器、中间载热体式换热器。其中间壁式换热器是工业生产中应用最为广泛的换热器，可分为管式换热器和板面式换热器。按传热管的结构形式不同管式换热器大致可分为蛇管式换热器、套管式换热器、缠绕管式换热器和管壳式换热器。其中管壳式换热器是目前应用最为广泛的换热设备。[2]-[3]

管壳式换热器介绍

管壳式换热器的应用已有很悠久的历史。现在，它被当作一种传统的标准换热设备在许多工业部门中大量使用，尤其是在化工、石油、能源等行业中使用更为广泛。管壳式换热器由一个壳体和包含许多管子的管束所构成，冷、热流体之间通过管壁进行换热的换热器[4]。常见的管壳式换热器有固定管板式换热器、浮头式换热器、U型管式换热器、釜式重沸器、填料函式换热器[5]-[6]。

管壳式换热器的基本结构是在圆筒形壳体中放置了由许多管子组成的管束，管子的两端（或一端）固定在管板上，管子的轴线平行于壳体的轴线。为了增加流体在管外空间的流速并支承管子，改善传热性能，在筒体内间隔安装多块折流扳（或其他新型折流元件），用拉杆和定距管将其与管子组装在一起。换热器的壳体上和两侧的端盖上（对偶数管程而言，则在一侧）装有流体的进出口，有时还在其上装设检查孔，为安装测量仪表用的接口管、排液孔和排气孔等。[7]

一般来说，管壳式换热器制造容易，生产成本低，选材范围广，清洗方便，适应性强，处理量大，工作可靠，且能适应高温高压。虽然它在结构紧凑性、传热强度和单位金属消耗方面无法与板式或板翅式换热器相比，但由于具有前述的一些优点，因而在化工、石油、能源等行业的应用中仍处于主导地位。在换热器向高温、高压、大型化发展的今天，随着新型高效传热管的不断出现，使得管壳式换热器的应用范围得以扩大，更增添了管式换热器的新的生命力。

管壳式换热器的发展和现状

管壳式换热器发展的主要动向是，大型化；研制新的强化传热管；壳程传热及流动研究，强化传热机理研究等；耐腐蚀性的研究[8]。