换热器文献综述new1

换热器节能研究的文献综述
一、引言
当今社会，能源危机，为了节能降耗，提高工业生产经济效益，要求开发适用于不同工业过程要求的高技能换热设备[1]。

这是因为，随着能源的短缺(从长远来看，这是世界的总趋势)，可利用热源的温度越来越低，换热允许温差将变得更小，当然，对换热技术的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。

所以，这些年来，换热器的开发与研究成为人关注的课题。

大量的强化传热技术应用于工业装置，我国换热器产业在技术水平上获得了快速提升，板式换热器日渐崛起。

与此同时，近几年,我国在大型管壳式换热器、大直径螺纹锁紧环高压换热器、高效节能板壳式换热器、大型板式空气预热器方面也获得了重大突破[3]。

国外在换热器的强化传热研究、强化传热元件开发、新型壳程结构设计中也有了突破性的进展[4]。

而且随着制造技术的进步，强化传热元件的开发，使得新型高效换热器的研究有了较大的发展，根据不同的工艺条件与换热工况设计制造了不同结构形式的新型换热器，并已在化工、炼油、石油化工、制冷、空分及制药各行业得到应用与推广，取得了较大的经济效益。

二、研究主要成果
2009年4月，中国石化组织专家对“大直径螺纹锁紧环高压换热器国产化研制攻关”项目进行了科学技术成果鉴定。

该换热器的国产化标志着我国已经具备设计和制造DN2000以下的螺纹锁紧环高压换热器的能力，大大降低了石化工程建设成本，单台即可节约采购资金1400万元，且缩短了交货期，打破了国外公司垄断地位[5]。

国内首台超大型管壳式换热器(E一6111型)已经通过最终检查和验收。

该换热器尺寸庞大，结构复杂，是首台国内自主研制的超大型固定管板式换热器，其成功研制打破了国外长期对大型换热器的垄断格局，大大提高了我国石化装备制造业的创新能力，推进了我国每年100万吨乙烯成套装备国产化的进程[6]。

同时国外的换热器研究也取得了可喜的成果。

例如：ABB公司的螺旋折流板换热器[7]，此换热器结构克服了普通折流板设计的主要缺点，其先进性已为流体动力学研究和传热实验结果所证实。

由瑞典Allares公司的开发的新产品麻花扁管换热器[8]其特点是:改进了传热,减少了结垢,真正逆流,无振动,节省了空间,无折流元件,降低
了成本。

大凡可用管壳式换热器和传统装置之处均可用此种换热器替换。

法国Secatnen公司开发，CacDregamont 设计、制造的PACKINOX 板壳式换热器[9][10]，其优点是：传热效率高、重量轻、压降小，由于换热过程中处于湍流状态，高剪切力抑制了板面上污垢的形成，操作安全，检修方便。

英国CalGavinLtd.公司开发HiTRAN绕丝花环换热器[11]其管程传热效率可提高25倍(对液流)和5倍(对气流)。

三、发展趋势
最近，随着工艺装置的大型化和高效率化，换热器也趋于大型化，并向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。

同时，对其一方面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。

当今换热器技术的以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等形成了一个高技术体系[12]。

管壳式换热器的发展总体上是支承形式的发展, 从板式支承, 到折流杆式支承, 再到空心环支承,最后到管子的自支承, 当然其间也有交错发展的情况[13]。

四、存在问题及解决方案
尽管我国在部分重要换热器产品领域获得了突破，但我国换热器技术基础研究仍然薄弱[14]。

在换热器制造上，我国目前还以仿制为主，虽然在整体制造水平上差距不大，但是在模具加工水平和板片压制方面与发达国家还有一定的差距。

在设计标准上，我国换热器设计标准和技术较为滞后。

目前，我国的管壳式换热器标准的最大产品直径还仅停留在2.5米，而随着石油化工领域的大型化要求，目前对管壳式换热器直径已经达到4.5米甚至5米，超出了我国换热器设计标准范围，使得我国换热器设计企业不得不按照美国TEMA标准设计[15]。

更为严重的是，我国在大型专业化换热器设计软件方面严重滞后。

目前我国在换热器设计过程中还不能实现虚拟制造、仿真制造，缺乏自主知识产权的大型专业计算软件。

五、主要参考文献
[1]邓颂九. 挺高管壳式接热器传热性能的途径化学工程. 1992, 20(2) 30~8
[2]棚泽一郎. 换热技术研究开发の最新动向.配管技术[日]1988.30(7):5~56
[3] 黄庆军,任俊超,苏是,黄蕾石油与化工设备. 2010,13
[4]兰州石油机械研究.石油化工设备. 1999.3
[5]中国机械工业联合会. 四平市换热器产业发展规划[R]. 2009.10
[6]楼广治. 制造与安装. 27(5)
[7]王军杰, 王素琴.激光快速成型加工中光敏树脂收缩性能的研究. 化学工程, 1996, 2.
[8]Paul F,Jacobs Ph d. Rapid Prototyping & Manufacturing Fundamentals of Stereo lithography. Published by Society Manufacturing Engineers. Deabom M I, 1992.
[9] Jacobs P F. Stereo lithography and other R P & M Technologies. Published by Society of Manufacturing Engineers, 1996.
[10]潘才元著.膨胀聚合反应及应用. 四川教育出版社,1988.29 (2):35
[11] David But terworth, Moscone C F. Heat Transfer Heads into the 21st Century. Chemical Engineering Progress, 1991,(9) : 30.
[12]鱼津博久,小川敬雄. 热交换器的の前进と期待.化学装配[日]. 1995, 37(3):44~48.
[13]董其伍,刘敏珊,苏立建.内蒙古石油化工. 2006.5(1):15~17
[14]钟理, 谭盈科.国外强化传热技术的研究与进展.化工进展. 1993,(4):1～5
[15]化工设备设计全书编辑委员会. 换热器设计[M]. 上海:上海科学技术出版社,1988。