管壳式换热器设计论文
U型管式换热器的设计论文
摘要换热器是重要的化工单元操作设备之一。
其中管壳式换热器在化工生产中应用最为广泛。
根据管壳式换热器的结构特点，可分为固定管板式、浮头式、U型管式、填料函式和釜式再沸器五类。
近年来，尽管受到其它新型换热器的挑战，但管壳式换热器仍占主导地位。
本文主要讨论U型管式换热器的设计。
U型管式换热器是将换热管弯成U型，管子两端固定在同一块管板上。
由于换热管可以自由伸缩，所以壳体与换热管无温差应力。
因U型管式换热器仅有一块管板，结构较简单，而且管束可从壳体内抽出，壳侧便于清洗，但管内清洗困难，管内介质必须清洁且不易结垢。
U型管式换热器一般用于高温高压情况下，尤其是壳体与换热管金属壁温差较大时。
它具有结构简单紧凑、密封性能好、金属耗量小、造价低、热补偿性能好及承压能力强。
本文第一部分对设计方案进行论证，第二部分对U型管式换热器进行工艺设计计算，主要是传热系数、传热面积、压强降的计算。
第三部分是结构设计、强度计算及其校核。
本次设计采用Auto CAD软件绘制工程图。
图纸符合机械制图国家标准，结构合理。
设计计算结果比较准确，与实际运行设备参数基本相符。
关键词：换热器；传热系数；U型管；工艺设计AbstractHeat exchanger is one of the most important chemical unit operation equipments, among which shell and tube heat exchanger is used most widely in chemical engineering production. According to the structure characteristic of the shell and tube exchanger, heat exchanger can be divided into fixed tube-sheet, floating head-style, U-tube, the function and kettle-reboiler. Recently, although it has been challenged by other new type exchangers, the shell and tube heat exchanger still take unirreplacable role.This thesis is mainly about the design of U-tube exchanger. U-tube exchanger is made by exchanger which is bent into U-shaped, and both end of the tubes fix in the same piece of board. Exchanger can be stretched out and drawn back freely, so shell and tube have no pressure on the temperature difference. It is easy to clean the outside of the shell because the structure of the U-tube is simple with only one tube, and the tube can be pulled out from the shell. But the inside of the tube is difficult to clean for we have to keep the media clean and hard to be dirty. U-tube exchanger is usually used in the circumstance under high temperature and high voltage, especially when the difference in temperature of metal wall between shell and tube is apparent. It also has the feature that simple and compact structure, well sealed, low consumption of the mental, low price,heat and pressure compensation for good performance and strong pressure capacity.The first part of this thesis is to give the demonstration to the design. The second part is to compute the U-tube exchanger from the perspective of process design, mainly including the calculation of heat transfer coefficient, heat transfer area and pressure drop. The third part consists of the structure design, strength calculation and checking. This design makes full use of the Auto CAD to draw the engineering plat. The blueprint is correspond to the mechanical drawing of the national standards, which has reasonable structure. The result of the design calculation is basically correct and tally with the practical parameters of the operation of equipment.Key Word: Heat exchanger；Heat transfer coefficient；U-tube,；Process design.目录1绪论 (1)1.1换热器的概述 (1)1.2管壳式换热器的分类及其特点 (1)1.3U型管式换热器的结构及优点 (2)1.4机械设计的基本要求与内容 (3)1.5换热器发展趋势 (3)2设计方案的论证及选择 (5)2.1工艺简介 (5)2.2操作条件 (5)2.3设计方案的论证及选择 (5)3工艺设计计算 (9)3.1换热面积的计算 (9)3.1.1计算热负荷和流量 (9)3.1.2计算两流体的平均温度差 (10)3.1.3换热面积的计算 (10)3.2核算压强降 (13)3.2.1管程压强降 (13)3.2.2壳程压强降 (13)3.3核算总传热系数 (15)4机械设计计算 (18)4.1换热器壳体壁厚的计算 (18)4.1.1壳体壁厚的设计计算 (18)4.1.2管箱壁厚的设计计算 (19)4.2封头的计算 (20)4.3管箱接管壁厚计算 (23)4.3.1接管名义壁厚计算 (23)4.3.2接管有效壁厚 (24)4.3.3接管最小壁厚 (24)4.4壳程接管壁厚计算 (24)4.4.1接管名义壁厚 (24)4.4.2接管有效壁厚 (25)4.4.3接管最小壁厚 (25)4.5管子拉脱力计算 (26)4.5.1在操作压力下，每平方米胀接周边所产生的力 (26)4.5.2在温差作用下，管子每平方米胀接周边所产生的力 (26)4.6容器法兰的设计与校核 (27)4.6.1壳体法兰的选择 (27)4.6.2法兰强度的校核 (28)4.6.3法兰应力校核 (32)4.7螺栓设计 (32)4.7.1垫片的选用 (32)4.7.2螺栓的设计 (34)4.8开孔补强 (35)4.8.1补强结构 (35)4.8.2补强计算 (36)4.9管板设计 (37)4.9.1符号说明 (37)4.9.2设计计算和校核 (39)4.10支座设计 (40)4.10.1鞍座的设计计算 (40)4.10.2鞍座内力分析 (42)4.10.3圆筒应力计算与校核 (44)4.11爆破片的设计 (49)4.11.1爆破片的类型 (49)4.11.2爆破片的设计计算 (50)5结构设计 (52)5.1折流板设计 (52)5.1.1折流板结构设计 (52)5.1.2折流板缺口高度 (52)5.1.3折流板间距 (52)5.2拉杆的设计 (53)5.3防冲板的设计 (55)5.4挡管的设计 (55)5.5工艺接管设计 (55)5.6容器法兰的结构尺寸设计 (56)5.7焊接结构 (56)5.7.1焊接要求 (56)5.7.2主要焊接区结构 (57)6加工制造要求 (59)6.1制造技术要求 (59)6.2加工制造 (60)6.2.1容器筒体部分的制造 (60)6.2.2滚圆工艺 (60)6.2.3设备的组对装配 (61)6.2.4组对的基本工序及工具 (62)6.2.5换热器内部管件组对 (63)参考文献 (64)致谢 (65)附录 (66)1绪论1.1换热器的概述换热器是实现两种或两种以上温度不同的流体相互换热的设备。
管壳式换热器毕业设计
管壳式换热器毕业设计管壳式换热器毕业设计换热器是工业生产中常用的设备，用于传递热量。
而管壳式换热器是其中一种常见的类型。
在我的毕业设计中，我选择了管壳式换热器作为研究对象，旨在通过对其结构和性能的优化，提高换热效率，实现更节能环保的工业生产。
首先，我将对管壳式换热器的结构进行研究。
管壳式换热器由壳体、管束、管板等组成。
壳体是换热器的外壳，起到支撑和保护作用。
管束则是热交换的核心部件，由许多平行布置的管子组成。
管板则用于固定管束和壳体之间的密封。
通过对这些组成部分的研究，我将探索如何改进其结构，提高换热器的稳定性和耐用性。
其次，我将对管壳式换热器的换热性能进行分析。
换热性能是衡量换热器优劣的关键指标之一。
在我的设计中，我将通过数值模拟和实验验证的方法，研究不同工况下换热器的传热效率、压降和热损失等参数。
通过这些数据的分析，我将找出影响换热性能的关键因素，并提出相应的改进方案。
除了结构和性能的研究，我还将关注管壳式换热器的节能环保性。
在当今社会，环保已成为一个重要的议题。
因此，在我的设计中，我将探索如何通过改进换热器的设计和材料选择，减少能源消耗和环境污染。
例如，我将考虑使用高效换热材料和优化流体动力学设计，以提高换热器的能效和减少对外部环境的影响。
此外，我还将考虑管壳式换热器在不同应用领域中的适用性。
换热器广泛应用于化工、电力、石油等行业，而不同行业对换热器的要求也有所不同。
在我的设计中，我将研究不同行业对换热器的需求，并提出相应的设计方案。
例如，在化工行业中，换热器需要具有耐腐蚀性能；在电力行业中，换热器需要具有高温高压的稳定性。
通过针对不同行业的需求进行设计，我将使我的毕业设计更加实用和有针对性。
最后，我将通过实际制作和测试，验证我的设计方案的可行性和有效性。
通过对制造过程和测试数据的分析，我将进一步改进和优化我的设计，以实现更好的换热效果和节能环保效果。
总之，我的毕业设计将围绕管壳式换热器展开研究。
毕业设计毕业论文管壳式换热器
毕业设计毕业论文管壳式换热器管壳式换热器是一种常用的传热设备，广泛应用于化工、电力、石油、制药等行业中。
它的主要作用是通过壳程和管程之间的传热来实现不同介质之间的热量交换。
本文将介绍管壳式换热器的工作原理、优点和应用领域，并讨论其改进和发展的方向。
管壳式换热器的工作原理主要是通过流体在壳程和管程中的流动来实现热量的传递。
在管壳式换热器中，热量从热源通过内管道传递给壳程，再通过壳程传递给冷却介质，从而实现热量的交换。
管壳式换热器具有换热效率高、结构紧凑、操作灵活等优点，并且能够适应不同的工作条件。
除此之外，它还具有清洗方便、可靠性高等优点，受到广大工程技术人员的青睐。
管壳式换热器在许多领域中都有广泛的应用。
例如，在化工行业中，它被用来处理高温高压的化学介质，实现热量交换和回收；在电力行业中，它被用来冷却发电设备中的循环水；在制药行业中，它被用来进行药物生产过程中的热量交换。
除了上述行业，管壳式换热器还被广泛应用于制冷、空调、食品加工等行业中。
尽管管壳式换热器具有许多优点，但也存在一些问题需要解决。
例如，其传热效率有待进一步提高，特别是在处理高粘度介质时。
此外，由于设计和制造的复杂性，管壳式换热器的成本较高。
因此，改进和发展管壳式换热器的工艺和技术是当前的研究热点之一改进和发展管壳式换热器的方向有多个。
首先，可以采用新材料来提高传热效率。
例如，可以使用高导热性材料来制造管壳式换热器，从而提高其传热效率。
其次，可以改进管壳式换热器的结构设计，以减小流体的阻力和压降，从而提高其传热效率。
此外，还可以采用换热表面增强技术，例如使用换热增强剂来增加传热表面积，提高换热效率。
最后，可以结合智能化技术来改进管壳式换热器的操作控制系统，实现自动化运行和故障诊断，提高换热器的可靠性和安全性。
总之，管壳式换热器是一种重要的传热设备，具有广泛的应用前景。
它的工作原理简单，运行稳定可靠，并且能够适应多种工况。
然而，为了进一步提高传热效率和降低成本，需要不断改进和发展其工艺和技术。
管壳式换热器的设计论文设计
成绩化工原理课程设计设计说明书设计题目：管壳式换热器的设计化工原理课程设计任务书一、设计任务及操作条件某生产过程中，需用循环冷却水将有机料液从102℃冷却至40℃。
已知有机料液的流量为（2.5－0.01×18）×104=23200kg/h，循环冷却水入口温度为30℃，出口温度为40℃，并要求管程压降与壳程压降均不大于60kPa，试设计一台列管换热器，完成该生产任务。
已知:定性温度下流体物性数据有机化合液986 0.54*10-3 4.19 0.662水994 0.728*10-4.174 0.6263注：若采用错流或折流流程，其平均传热温度差校正系数应大于0.8二、确定设计方案1.选择换热器的类型两流体温的变化情况：热流体进口温度102℃，出口温度40℃；冷流体进口温度30℃，出口温40℃，管程压降与壳程压降均不大于60kPa，壳程压降不高，因此初步确定选用固定板式换热器。
2.管程安排由于循环冷却水较易结垢，若其流速太低，将会加快污垢增长速度，使换热器的热流量下降，所以从总体考虑，应使循环水走管程，有机化合液走壳程。
三、确定物性数据定性温度：对于一般气体和水等低粘度立体，其定性温度可取流体进出口温度的平均值。
故壳程的有机化合液的定性温度为T ℃71240102=+=管程流体的定性温度为 t=℃3523040=+根据定性温度分别查取壳程流体和管程流体的有关物性数据。
有机化合液的有关物性数据如下： 密度 3/986m kg =ρ 粘度=μ0.54*10-3 Pa ·s比热容 1Cp =4.19 kJ/（kg ·℃） 导热系数 λ=0.662 W/（m ·℃） 循环水的有关物性数据如下： 密度 3kg/m 994 =ρ粘度=μ0.728*10-3 Pa ·s比热容 2Cp =4.174 kJ/（kg ·℃） 导热系数 λ=0.626 W/（m ·℃）四、估算传热面积 1、热流量Q 1=111t c m p ∆=23200×4.19×(102-40)=6.03×106kj/h =1675.00kw2、平均传热温差先按照纯逆流计算，得℃5.28304040102ln 304040102=-----=∆）（）（）（）（m t3、传热面积由于有机化合液的粘度为=μ0.54*10-3 Pa ·s ，假定总传热系数K=300W/（2m .℃），则传热面积为A=21195.915.283001675000m t K Q m =⨯=∆ 4、冷却水用水量m =ipi t c Q ∆1=4468kg/h 14/ 0.1341010174.416750003==⨯⨯s kg 五、工艺结构尺寸1、管径和管流速 选用Φ25×2.5较高级冷拔传热管（碳钢），取管流速1u =1.5m/s 。
管壳式换热器工程设计论文.
管壳式换热器工程设计论文2019-11-191管壳式换热器的工作原理在工业生产中广泛运用到管壳式换热器，管壳式换热器是由圆筒形的壳体、传热管束、管板、折流板和管箱等组成的。
其中，壳体内部装有两端固定在管板上的管束。
冷热两种流体用来换热，在管内流动的是管程流体，在管外流动的是壳程流体。
在壳体内通常安装一些挡板，以使管外流体的传热分系数增大。
挡板可使壳程流体速度提高，从而使流体湍流程度增强，流体能够按规定路程多次横向通过管束。
在管板上，换热管的排列可以按照等边三角形或正方形。
排列为等边三角形显得紧凑，使得管外流体湍流程度增强，提高传热分系数；排列为正方形则清洗管外方便，对于易结垢的流体非常适用。
2管壳式换热器工艺设计管壳式换热器工艺设计应该符合特定的工艺条件，比如要具有安全可靠的结构，制造、安装、操作和维修方便，经济成本低，设计技术具有科学性等。
理想的管壳式换热器可以是两端管板分别与壳体固定和在壳体内自由浮动，壳体和管束的膨胀自由，从而在两种介质间存在较大的温差的情况下，不会在管束和壳体之间产生温差应力。
把浮头端设计成可拆结构，可以使管束插入或抽出壳体容易。
也可以把浮头端设计成不可拆的。
3管壳式换热器的工艺设计方法管壳式换热器的工艺设计主要是针对传热设计和压降设计这两个方面，管壳式换热器的工艺设计方法主要包括下面几个。
3.1Colburn-Donohue方法管壳式换热器的壳侧的传热和流动过程是非常复杂的，尤其是壳侧的传热和压降设计计算非常重要，一些设计原理就是通过壳侧传热和压降计算方法的确定而建立的。
1933年，以理想管排数据为基础的壳侧传热系数计算关联式由Colburn首先提出。
而带有折流板的管壳式换热器中存在漏流和旁流,采用Sieder-Tate关联式计算进行设计更为方便。
因为管壳式换热器中同时发生流体的传热与流动阻力，它们是相互制约的，所以，在设计计算中应将流体的传热与流动阻力作为一个整体考虑。
管壳式换热器的高效设计
管壳式换热器的高效设计现在换热器的设计可以由复杂的计算机软件完成。
然而，只有对换热器设计设计原则有一个很好的理解，你才能高效的使用这些计算机软件。
本篇论文讲述了换热器的设计基础，内容包括以下主题：管壳式换热器的零部件；管壳式换热器根据结构和应用的分类；换热设计所需要的数据；管程设计；壳程设计，包括管子布局，管程阻力和壳程压降；平均温差。
管程和壳程的基本换热方程式和压降方程式已被大家熟知，我们的重点在应用这些统计的数据对换热器进行优化设计。
接下的关于换热器设计的先进主题，例如管程和壳程的液体流动配置，多壳程的使用，超安全标准的设计，和污垢处理，会在接下的期刊涉及。
管壳式换热器零组件对于一个设计者来说，了解管壳式换热器的特征以及这些会怎么影响换热器的设计是必要的。
主要的零部件有：·壳体·封头·换热管·管箱·管箱盖·管板·折流板·法兰其他零部件包括拉杆，隔板，分程隔板，纵向挡板，密封圈，支座。
管式换热器制造标准详细的描述了这些零部件。
管壳式换热器分为三部分：前端部分，壳体，后端部分。
图1阐明了美国管式换热器制造商协会对各种结构的命名。
换热器由3个缩写字母来分类描述，例如：BFL型换热器有一个阀盖端盖，双壳程带纵向隔板，和一个固定管板封头。
图1美国管式换热器制造商协会为管壳式换热器定义的标准名称按结构分类固定管板式。
固定管板式换热器（图2）的管子是两头被焊接固定在壳体上的。
有可移动的管箱盖，椭圆形管箱封头，或者整体的折流板。
固定管板式主要的优点是建构简单，制造成本低。
实际上固定管板是最便宜的一种管板形势，只要是管板上没有附属物。
其他的优势包括管子拆下后便于机械化清洗；壳程没有使用法兰以致泄露几乎没有。
这个设计的缺点是由于管束是固定在壳体上的，所以管子的外端没法用机械的方法进行清理。
也因此，对壳体的清洁是有限的。
然而，如果一种令人满意的清洁化学制剂能被发明使用，固定管板式结构在清洁壳体时会容易。
开题报告-模板管壳式换热器-论文
开题报告-模板管壳式换热器-论文一、选题背景和意义模板管壳式换热器是一种常用的热传递设备，广泛应用于化工、电力、制药等工业领域。
其通过壳程与管程之间的热交换，实现工作介质的升温、降温或加热，发挥着重要的作用。
然而，在实际应用过程中，热能传递效率低下、设备堵塞等问题常常存在。
因此，对模板管壳式换热器的研究和优化具有重要的现实意义。
二、文献综述目前，关于模板管壳式换热器的研究主要集中在两个方面：换热器结构设计和换热性能优化。
在结构设计方面，研究者通过改变换热器的管道排列和流动方式，以提高热交换效率。
在换热性能优化方面，研究者主要从流体运动的角度出发，优化流体的流动路径和流动速度分布，以提高换热能力。
三、研究目标和内容本文的研究目标是针对模板管壳式换热器存在的问题，通过改进换热器的结构设计和优化换热性能，提高其热传递效率。
具体的研究内容包括：1.分析现有模板管壳式换热器的结构特点和工作原理，总结其存在的问题和改进的方向；2.改进模板管壳式换热器的结构设计，优化管道排列和流动方式；3.通过数值模拟和实验验证，比较改进后的换热器与传统换热器的热传递性能；4.分析改进后的换热器在不同工况下的热传递特性，探究其应用范围和优势。
四、研究方法和技术路线本文将采用理论分析、数值模拟和实验验证相结合的方法进行研究。
具体技术路线如下：1.通过对现有模板管壳式换热器的结构特点和工作原理进行分析，明确存在的问题和改进的方向；2.基于数值模拟软件，建立改进后的模板管壳式换热器的数学模型，模拟和分析其热传递性能；3.设计并搭建实验平台，验证数值模拟结果的准确性和可靠性；4.通过对比实验数据和理论计算结果，评估改进后的换热器在不同工况下的性能表现。
五、预期成果和创新点本文的预期成果是通过改进模板管壳式换热器的结构设计和优化换热性能，提高其热传递效率。
具体的创新点包括：1.通过改变管道排列和流动方式，优化换热器的热传递效果；2.通过数值模拟和实验验证，验证改进后的换热器的性能提升；3.根据实验结果和理论分析，对改进后的模板管壳式换热器在不同工况下的应用范围和优势进行评估。
换热器毕业设计论文（共五篇）
换热器毕业设计论文（共五篇）第一篇：换热器毕业设计论文河南机电高等专科学校毕业设计说明书第1章浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种，它的特点是两端管板只有一端与外壳固定死，另一端可相对壳体滑移，称为浮头。
浮头式换热器由于管束的膨胀不受壳体的约束，因此不会因管束之间的差胀而产生温差热应力，另外浮头式换热器的优点还在于拆卸方便，易清洗，在化工工业中应用非常广泛。
本文对浮头式换热器进行了整体的设计，按照设计要求，在结构的选取上，即壳侧两程，管侧四程。
首先，通过换热计算确定换热面积与管子的根数初步选定结构,然后按照设计的要求以及一系列国际标准进行结构设计，设计的前半部分是工艺计算部分，主要设根据设计传热系数、压强校核、壳程压降、管程压降的计算；设计的后半部分则是关于结构和强度的设计。
主要是根据已经选定的换热器型式进行设备内各零部件（如壳体、折流板、管箱固定管板、分程隔板、拉杆、进出口管、浮头箱、浮头、支座、法兰、补强圈）的设计。
换热器是国民经济和工业生产领域中应用十分广泛的热量交换设备。
随着现代新工艺、新技术、新材料的不断开发和能源问题的日趋严重，世界各国已普遍把石油化工深度加工和能源综合利用摆到十分重要的位置。
换热器因而面临着新的挑战。
换热器的性能对产品质量、能量利用率以及系统运行的经济性和可靠性起着重要的作用，有时甚至是决定性的作用。
目前在发达的工业国家热回收率已达96%。
换热设备在现代装置中约占设备总重30%左右，其中管壳式换热器仍然占绝对的优势，约70%。
其余30%为各类高效紧凑式换热器、新型热管热泵和蓄热器等设备。
其中板式、螺旋板式、板翅式以及各类高效传热元件的发展十分迅速。
在继续提高设备热效率的同时，促进换热设备的结构紧凑性，产品系列化、标准化和专业化，并朝大型化的方向发展。
浮头式换热器是管壳式换热器系列中的一种。
换热管束包括换热管、管板、折流板、支持板、拉杆、定距管等。
换热管可为普通光管，也可为带翅片的翅片管，翅片管有单金属整体轧制翅片管、双金属轧制翅片管、绕片式翅片管、叠片式翅片管等，材料有碳钢、低合金钢、不锈钢、铜材、铝材、钛材等。
管壳式换热器优化设计研究
管壳式换热器优化设计研究吴健【摘要】设计一台换热性能优良的管壳式换热器，涉及内容较多，包括初始条件确立、换热管尺寸、壳体类型等信息确定等。
本文通过实际应用研究，总结出了换热管尺寸对换热器大小和性能的影响的规律，在借鉴前人研究成果和企业实际应用的基础上，对管壳式换热器的优化设计进行了总结，并提出了一些建议，为换热器设计提供参考。
%A better performance of the shell-tube heat exchanger was designed, involving main contents of initial conditions set, heat tube selection, etc. . Through the research of practical application, effect of heat exchange tube size and the size of heat exchanger performance rule was summarized. Based on the results of previous studies, the shell-tube heat exchanger design contents were summarized, and some suggestions were putforward, which can provide reference for the design of heat exchanger.【期刊名称】《广州化工》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P137-139)【关键词】管壳式换热器;换热管;折流板;管束布置;应用【作者】吴健【作者单位】杭州职业技术学院，浙江杭州 310018【正文语种】中文【中图分类】TH49换热器是广泛应用于石油、化工、动力、医药、冶金、制冷、轻工等行业的一种通用设备，其中管壳式换热器应用最为广泛。
管壳式换热器工艺设计
管壳式换热器工艺设计摘要：管壳式换热器是广泛应用于各个领域的工业设备,在国民经济中具有非常重要的作用,管壳式换热器的效率问题是设计工作的核心。
本文利用优化设计原理,建立了以管壳式换热器优化设计模型。
分析了影响年总费用的因素,编制了管壳式换热器优化设计计算机程序。
最后给出了一个计算实例说明优化设计程序的使用。
关键词：换热器;管壳式换热器;优化;优化设计热交换器是进行热交换操作的通用工艺设备,被广泛应用于各个工业部门,尤其在石油、化工生产中应用更为广泛。
换热器分类方式多样,按照其工作原理可分为:直接接触式换热器、蓄能式换热器和间壁式换热器三大类,其中间壁式换热器用量最大,据统计,这类换热器占总用量的99%。
间壁式换热器又可分为管壳式和板壳式换热器两类,其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适应性,在长期的操作过程中积累了丰富的经验,其设计资料比较齐全,在许多国家都有了系列化标准。
近年来尽管管壳式换热器也受到了新型换热器的挑战,但由于管壳式热交换器具有结构简单、牢固、操作弹性大、应用材料广等优点,管壳式换热器目前仍是化工、石油和石化行业中使用的主要类型换热器,尤其在高温、高压和大型换热设备中仍占有绝对优势。
对于完成某一任务的换热器,往往有多个选择,如何确定最佳的换热器,是换热器优化的问题,即采用优化方法使设计的换热器满足最优的目标函数和约束条件。
在换热器设计中,最优目标函数是指包括设备费用和操作费用在内的总费用最小。
本文主要针对管壳式水冷却器冷却水出口温度的优化问题,利用一般优化设计的原理和方法,以操作费用最小为优化目标,给出相应的目标函数,并用MATLAB语言编写了计算程序,最后给出了一个计算实例。
1目标函数对于以水为冷却介质的管壳式冷却器,进口水温一定时,由传热学的基本原理分析可知,冷却水的出口费用将影响传热温差,从而影响换热器的传热面积和投资费用。
若冷却水出口温度较低,所需的传热面积可以较小,即换热器的投资费用减少;但此时的冷却水的用量则较大,所需的操作费用增加,所以存在使设备费用和操作费用之和为最小的最优冷却水出口温度。
管壳式换热器(文件检索论文)
管壳式换热器发展趋势及帘式折流片换热器设计介绍摘要: 文章从管程和壳程两方面介绍了管壳式换热器的发展进程和状况，根据国内外现有的管壳式换热器的发展情况，对管壳式换热器换热管程强化传热技术和壳程强化传热技术做出介绍。
并针对目前管壳式换热器的缺点，设计一种具有新型管束支撑结构的高效节能管壳式换热器——帘式折流片换热器。
关键词：管壳式换热器；发展趋势；强化传热；斜向流Development of tubular Heat Exchanger and a curtain type baffle heatexchangerAbstract:In this article,the progressive process and current situation of tubular heat exchanger were introduced.Based on the development process, the intensified heat transfer techniques used in tube side and shell sidewere briefly introduced.And in light of the shortcomings of the tube and shell heat exchanger, design a kind of new type tube bundle support structure of high efficiency and energy saving tube shell type heat exchanger -- curtain type baffle heat exchangerKeywords.Tubular heat exchanger，Development trends，强化传热intensified heat transfer ；Oblique flow1管壳式换热器壳程支承结构强化传热传统的管壳式换热器，流体经过壳侧转折处和管束两端入口及出口处均存在着涡流滞留区，因此会影响壳程的传热膜系数，并且容易结垢，流阻大，为了强化壳程传热，目前研究的主要途径是:一方面改变管子的形状和表面性质，加入扰动促进体，另一方面改变管支撑物和壳程挡板的形式，这些改进可以降低流体在课程中的阻力，保证流体在壳程中以湍流状态纵向流动，以利于强化壳程传热。
管壳式换热器论文：管壳式换热器管束失效问题的分析
管壳式换热器论文：管壳式换热器管束失效问题的分析摘要：随着社会的快速发展，换热器的型式也越来越繁多，在不同场合均可以见到。
而作为管壳式换热器由于结构简单、造价低廉、清洗方便、便于安装检修，被广泛应用在各个领域中。
但笔者在压力容器年检过程中发现由于以上的优点而简单地被应用到一些生产中，不考虑介质的特性和生产工艺使得作为管壳式换热器重要组成部分的管束失效。
本文通过我市一喷涂行业在采用管壳式换热器在使用中发现管束失效的例子，来分析管束失效的一些起因，以便探讨在其设计、制造、使用中如何规范。
关键词：管壳式换热器、问题分析一、设备构造1、该管壳式换热器是喷涂行业在利用加热喷涂的重要设备，采用的是固定管板式换热器，其结构如下：其中管子尺寸为∮32*3，材质为20#，管壳式换热器设计参数如表1。
由于烘烤废气主要是燃料煤的燃烧后的高温气体经过烘烤彩板后的废气，温度达600℃左右，而作为喷涂原料基础油，又必须在60℃时在其他热源配合下喷涂效果最佳。
因此该企业采用管壳式换热器由烘烤废气通过管程，原料基础油通过壳程，两者逆流流动，通过管束换热，达到以下二个作用：提高原料基础油出油温度，以便工艺要求；降低废气排气温度，符合节能要求。
2、检测情况通过检查，发现壳程有轻微腐蚀，最小壁厚为13.5 mm，腐蚀量为0.5mm，左管板与管子焊接处的接头产生裂纹而泄露，管束中心5根管子靠左前部有局部溃疡性腐蚀，管壁穿孔，导致管束失效，运行时间为2年7个月。
二、管束失效原因分析1. 结垢是管束失效的基本原因现场发现，在管束内壁由于烘烤废气在进入换热器后流速下降，废气中的灰粉和未燃尽颗粒沉积在壁面上，通过测量，发现管子内壁前半部粘附着灰粒达1mm厚，而管束外壁，由于喷涂原料化学安定性差，在外壁均布污垢，特别在管板和管束交界处，基础油有堆积沉淀现象。
对于换热器本身来说，虽然起金属导热系数很大，起热阻可以忽略，但当其运行一段时间后，壁面内外均结有污垢，污垢的热阻使得管壳式换热器工作效率下降，导致喷涂原料基础油出口温度达不到预定的要求，无法满足工艺要求。
浅谈管壳式换热器论文
摘要本文叙述了管壳式换热器的分类、及关于管壳式换热器标准的常见问题，管壳式换热器的结构形式及传热性能比较，管壳式换热器的特性与用途及优缺点分析，Abstract：目录第一章引言 (4)第二章管壳式换热器性能比较 (5)2.1 管壳式换热器的工作原理 (5)2.2 管壳式换热器形式与结构 (6)2.3 管壳式换热器的传热情能分析 (8)2.4 提高管壳式换热器传热能力的措施 (9)第三章管壳式换热器与板式换热器的比较 (11)3.1管壳式及板式换热器结构简介 (11)3.2流动传热设计比较 (12)3.3 传热系数的比较 (13)3.4 冷却水量的比较 (13)3.5安装检修的比较 (13)3.6结论 (13)第四章管壳式换热器的研究进展与方向 (16)3.1管壳式换热器强化传热的研究 (11)3.2换热器防腐的研究 (12)参考文献 (18)致谢 (18)第一章引言随着科技高速发展的今天，换热器已广泛应用国内各个生产领域，换热器跟人们生活息息相关。
换热器顾名思义就是用来热交换的机械设备。
有气体-气体交换，气体-液体交换，液体-液体交换这几种。
就是一种介质热能降低，另一种介质热能增多，达到热平衡，符合Q（吸） =Q（放）的热平衡公式换热器是一种非常重要的换热设备，能够把热量从一种介质传递给另一种介质，在各种工业领域中有很广泛的应用。
尤其在化工、能源、交通、机械、制冷、空调等领域应用更广泛。
换热器能够充分利用工业的二次能源，并且能够实现余热回收和节能任何一种石油、化工产品，都是人们利用一定的生产技术和按照特定的工艺要求，将原料经过一系列的物理或化学加工处理得到的。
在生产实践中，要实现某种化工生产就需要有相应的机器和设备。
石油化学等过程工业的绝大数生产过程都是在化工设备这一特定空间内进行的。
化工容器及设备是为生产工艺过程服务的，它必须在规定的工艺条件下，在单位时间内，尽可能利用最少的资源，最小的空间生产最多的产品，而且在经济上也是最为合理的。
开题报告-模板管壳式换热器-论文
开题报告-模板管壳式换热器-论文一、研究背景及意义管壳式换热器是广泛应用于工业领域的一种换热设备。
它以其高效的换热性能和广泛适用性而受到广泛关注。
然而，在实际应用中，一些问题也已暴露出来，如容易发生结垢、传热不均匀等。
因此，我们需要对管壳式换热器进行深入研究，找到解决这些问题的方法。
本论文旨在对模板管壳式换热器进行研究，探讨其优势和不足之处，并提出改进措施，进一步提高其换热效率。
二、研究目的本论文旨在通过对模板管壳式换热器的研究，解决其在实际应用中出现的问题，并提出相应的改进方案，以提高其换热效率。
具体目标如下：1.了解管壳式换热器的基本工作原理和结构特点；2.分析管壳式换热器在实际应用中存在的问题；3.探讨模板管壳式换热器的优势和不足之处；4.提出改进措施，以提高模板管壳式换热器的换热效率；5.通过实验验证改进措施的有效性。
三、研究方法本论文采用实验研究和理论分析相结合的方法，具体步骤如下：1.通过文献调研和实地考察，了解管壳式换热器的基本工作原理和结构特点；2.分析管壳式换热器在实际应用中常见的问题，如结垢、传热不均匀等；3.通过数值模拟分析和实验验证，探讨模板管壳式换热器的优势和不足之处；4.提出改进措施，如优化管束结构、增加清洁装置等，以提高模板管壳式换热器的换热效率；5.通过实验验证改进措施的有效性，并与原始管壳式换热器进行性能比较。
四、预期结果及创新点本论文的预期结果如下：1.对管壳式换热器的工作原理和结构特点进行了全面的了解；2.分析了管壳式换热器在实际应用中的问题，并提出了相应的解决方案；3.探讨了模板管壳式换热器的优势和不足之处，并提出了改进建议；4.通过实验验证改进措施的有效性，并与原始管壳式换热器进行性能比较。
本论文的创新点如下：1.针对管壳式换热器的问题进行了深入研究，提出了相应的改进方案；2.通过实验验证改进措施的有效性，为管壳式换热器的应用提供了实用的参考。
五、论文结构安排本论文将分为以下章节进行阐述：1.绪论：介绍管壳式换热器的背景、研究目的和方法；2.管壳式换热器的工作原理和结构特点；3.管壳式换热器在实际应用中的问题分析；4.模板管壳式换热器的优势和不足之处；5.改进方案的提出和实验验证；6.结论与展望：总结全文，并对未来的研究方向进行展望。
固定管板换热器优化设计分析论文（最终定稿）
固定管板换热器优化设计分析论文（最终定稿）第一篇：固定管板换热器优化设计分析论文一、引言换热设备是核电、化工、石油及其他许多工业部门广泛使用的设备，其中管壳式换热器以其高度的可靠性和广泛的适用性，至今仍占据主导地位。
在固定管板换热器中，壳体，管板和换热管之间为刚性连接，在各种载荷作用下的变形必须互相协调。
本文采用有限元分析的方法，计算固定管板换热器在内压和温度载荷耦合场的作用下，其管板所受的应力，并分别计算了不同厚度的管板所受的应力，以获得管板厚度与应力的关系。
二、工作条件与结构本文以核电厂的某冷却器为例，该换热器为固定管板式换热器，壳体为Ф219.1×4mm，换热管为Ф19×2mm，正三角形排列，管板上共布了26根管子，管板厚度为30mm，壳体厚度为4mm，壳侧材料为022Cr19Ni10，管侧材料为022Cr17Ni12Mo2。
换热器的设计参数如下:设计压力:管程pt=0.66MPa，壳程ps=0.5MPa;设计温度:管程进出口温度为20℃～70℃，壳程流体发生相变，进出口温度均为138.8℃。
材料的弹性模量为E=2.1×105MPa，泊松比为ν=0.3。
换热管与管板的连接采用胀焊并用的方法，焊接后进行胀接。
在之前的工程中出现过该换热器由于工厂工艺限制，无法满足换热器的管子和管板之间拉脱力的要求，为此工厂不断提高胀接压力试图达到所需的拉脱力。
随着胀接力的增加，残余接触应力的峰值也会增加，使换热管在胀管区和非胀管区的应力都不断增加，令管板内的换热管发生开裂，并且制造厂在提高胀接压力后发现换热管的壁厚减薄率超出适用范围，无法满足设计需求，最后只能通过增加胀接距离的方法来提高拉脱力，但在非胀管区进行胀接需要工厂操作控制得当，否则容易损坏焊缝，因此不推荐该做法。
通过经验反馈，吸取以往的工程经验，将本换热器重新进行优化设计，考虑将管板的厚度增加，以满足拉脱力的要求。
理论上增加管板的厚度相当于加强其刚度，是降低应力的一个措施，到底是不是这样还需要计算所得，通过有限元分析来获取一个合适的管板厚度。
换热器论文
管壳式换热器论文摘要;本文主要介绍管壳式换热器。
并分析其特点。
关键词：管壳式换热器、传热管束、管板、折流板正文：管壳式换热器由壳体、传热管束、管板、折流板（挡板）和管箱等部件组成。
壳体多为圆筒形，内部装有管束，管束两端固定在管板上。
进行换热的冷热两种流体，一种在管内流动，称为管程流体；另一种在管外流动，称为壳程流体。
为提高管外流体的传热分系数，通常在壳体内安装若干挡板。
挡板可提高壳程流体速度，迫使流体按规定路程多次横向通过管束，增强流体湍流程度。
换热管在管板上可按等边三角形或正方形排列。
等边三角形排列较紧凑，管外流体湍动程度高，传热分系数大；正方形排列则管外清洗方便，适用于易结垢的流体。
管壳式换热器流体每通过管束一次称为一个管程；每通过壳体一次称为一个壳程。
图示为最简单的单壳程单管程换热器,简称为1-1型换热器。
为提高管内流体速度,可在两端管箱内设置隔板，将全部管子均分成若干组。
这样流体每次只通过部分管子，因而在管束中往返多次，这称为多管程。
类型：由于管内外流体的温度不同，因此换热器的壳体与管束的温度也不同。
如果两温度相差很大，换热器内将产生很大热应力，导致管子弯曲、断裂，或从管板上拉脱。
因此，当管束与壳体温度差超过50 ℃时，需采取适当补偿措施，以消除或减少热应力。
根据所采用的补偿措施，管壳式换热器可分为以下几种主要类型：①固定管板式换热器管束两端的管板与壳体联成一体，结构简单,但只适用于冷热流体温度差不大,且壳程不需机械清洗时的换热操作。
当温度差稍大而壳程压力又不太高时，可在壳体上安装有弹性的补偿圈，以减小热应力。
②浮头式换热器管束一端的管板可自由浮动，完全消除了热应力;且整个管束可从壳体中抽出,便于机械清洗和检修。
浮头式换热器的应用较广，但结构比较复杂，造价较高。
③U型管换热器每根换热管皆弯成U形，两端分别固定在同一管板上下两区，借助于管箱内的隔板分成进出口两室。
此种换热器完全消除了热应力，结构比浮头式简单，但管程不易清洗。
管壳式换热器结构设计研究
管壳式换热器结构设计研究摘要：在管壳式换热器倾斜角度增加时，换热器壳程流场内流体运动状态会发生改变。
壳程入口处流体流速稍有变化，压力随倾斜角度增大稍有变大；出口处流体流速随角度增加而变大，变化趋势较入口处更为明显。
随着换热器倾斜角度的增加，换热管的固有频率将有所下降。
增加换热管壁厚既增加管断面惯性矩，但同时增加其有效重量，一般情况下固有频率将降低。
本文对管壳式换热器结构设计进行分析，以供参考。
关键词：管壳式；换热器结构；设计研究引言在石油化工生产过程中,流体介质经常需要加热或冷却，当两种流体进行热量交换但又不允许相互混合时，通常使用间壁式换热器。
间壁式换热器有多种类型，主要包括套管换热器、蛇管换热器、管壳式换热器和板式换热器。
其中，管壳式换热器由于传热面积大、传热效果好、工作温度压力大、可靠性高，已成为实际生产中应用最广泛的换热设备。
本文分析了换热器实际设计中遇到的各类问题。
1概述换热管是管壳式换热器中的关键传热部件，其自然频率取决于许多因素，例如直径、材料、壁厚和支撑组件形状，以及许多其他不确定因素，例如高温蠕变、应力硬化、支撑板厚度、支撑板公差、换热管所工作的流体环境。
因此在换热器的结构设计过程中，很难准确确定换热管的固有频率，需要建立适当的机械模型，并提出形状叠加方法，分析换热管的动态特性，导出耦合振动方程。
若要解析复杂结构的其他质量矩阵的特征值，可以使用FEA方法获得结构流体有限元格式的其他质量矩阵，有限元方法为工程计算提供了一种简单的分析方法，在换热器设计过程中得到了广泛应用。
通过分析换热器管束约束对换热管自然频率的影响，可以得出管板厚度增加可以提高换热管的自然频率。
对换热器结构参数以及流体介质进行系统分析，得到了流动诱发振动的机理，例如漩涡分离、湍流振动、声振动响应等，并探讨单根换热管的模态分析和谐波响应分析对换热管壁厚、外径的影响。
对换热管进行数值模拟计算，得到换热管的支撑组件可以有效降低其固有频率。
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摘要管壳式换热器具有可靠性高、适应性广等优点，在各工业领域中得到最为广泛地应用。
本文设计的换热设备是化工生产中应用的管壳式换热器中的浮头式换热器。
壳程介质为苯，壳程设计压力分别为0.0462MPa；管程介质为冷却水，管程设计压力为0.473MPa；传热面积为74.42m。
操作时管程内的水冷却壳程内的物料。
设计方法采用压力容器的常规设计方法，按照GB150-89《钢制压力容器》、GB151-89《钢制管壳式换热器》等技术法规执行，设计内容主要包括设计方案的选择、壳程和管程强度及结构设计、传热系数设计、以及换热器其它零部件设计等。
设计计算结果准确，图纸符合国家机械制图标准要求，传热效果满足要求。
尽管本设备结构复杂，造价高；但是能承受较高压力，适用于壳侧走易结垢的介质，管、壳程温差较大的场合，是当今化工生产中使用较多的换热设备之一。
关键词：物料衡算；导热系数；换热面积AbstractThe fixed tube-sheet exchanger is adopted in industry field extensively with the merits of high reliability and extensive applicabilityThe shell type adopted in chemical production was used as the heat exchange equipment in this paper, and adopted floating-head type heat exchanger. The shell medium was Benzene, and the design pressure was 0.0462MPa , the tube medium was Process water , and the design pressure was 0.473MPa and the heat transfer area was 74.42m. The material of shell was cooled by the water of tube . The ordinary design method of pressure vessel was adopted in this paper , and based on the GB150-98 《Steel Pressure Vessel》, GB151-99 《Steel shell and tube exchanger》, and the main design contents contained that the choice of designproposal , strength of shell and tube, structure design, heat transfer coefficient design, and the design of other accessories . The design calculation result was correct , the woring drawings met the national mechanical charing requirement.And the heat transfer satisisfied the requirements .Though the structure of floating-head type heat exchanger was complex; had the higher manufacturing cost it could bear the hight pressure , and the pipe was easy changed and the shell medium was the same with clean , applied in the condition of higher temperature difference between shell and tube ,deposited medium flowing in side, and became the most usually heat transfer equipment in chemical production recentlyKeywords: material balance；conductivity factor；heat transfer area目录第一章绪论 (1)1.1换热器的地位 (1)1.2换热器的种类 (1)1.3换热器研究及发展动向 (2)1.3.1物性模拟研究 (2)1.3.2分析设计的研究 (2)1.3.3大型化及能耗研究 (2)1.4.4强化技术研究 (2)1.5.5控制结构及腐蚀的研究 (3)第2章经济技术分析 (4)第3章设计方案选择 (6)3.1压力容器选材 (6)3.2设计压力的确定 (6)3.3设计温度的确定 (7)3.4管程与壳程的选择 (7)3.5确定换热器的设计类别 (8)第4章工艺设计 (9)4.1物性数据的确立 (9)4.2初选换热器规格 (9)4.2.1 计算热负荷 (9)4.2.2 计算冷却水的流量 (10)4.2.3 计算两流体的平均温度差 (10)4.2.4计算换热面积 (11)4.3换热管设计 (11)4.3.1换热管根数的确定 (11)4.3.2换热管排列方式与管间距的确定 (11)4.4 换热管壳体直径的确定 (12)4.5拉杆的选取 (13)4.6壳程流体进出口接管直径 (13)4.7核算压强降 (13)4.7.1管程压强降较核 (13)4.7.2壳程压强降的较核 (14)4.8核算总传热系数 (15) (15)4.8.1管程对流传热系数i4.8.2壳程对流传热系数 (16)4.8.3污垢热阻的选择 (18)4.8.4总传热系数Ko (18)4.9传热面积核算 (18)4.10换热管壁温的核算 (18)第5章强度设计计算 (20)5.1换热器壳体壁厚的设计计算 (20)5.2管箱壁厚设计计算 (20)5.3封头的选择及计算 (21)5.4壳体水压试验校核 (22)5.5垫片的选取 (23)5.6螺栓的设计 (25)5.7容器法兰设计 (25)5.7.1法兰的校核 (26)5.8管板厚度的选择及校核 (28)5.8.1设计计算与校核 (31)5.9管子拉脱力的计算 (32)5.10浮头端盖 (32)5.11补强计算 (33)5.12鞍座的选用与校合 (35)第6章结论 (38)致谢 (39)参考文献 (40)附录 (41)第1章绪论1.1换热器的地位换热设备（也称换热器或热交换器），就是实现热量传递的设备。
在石油、化工、轻工、制药、能源等工业生产中，常常需要把低温流体加热或者把高温流体冷却，把液体汽化成蒸汽或者把蒸汽冷凝成液体。
这些过程均和热量传递有密切联系，因而均可以通过换热设备来完成。
其换热过程可分为加热、冷却、蒸发、冷凝、干燥等。
随着生产的发展，各种不同型式和种类的换热设备发展很快，新结构、新材料的换热设备不断涌现。
在化工厂中，换热设备的投资占总投资的10%~20%；在炼油厂中，约占总投资的35%~40%。
常用的换热器按设备的结构可分成两大类，即板片式换热器和管壳式换热器。
板片式换热器是由板片和密封垫片组合而成。
目前国内外在化工生产中所用换热设备，管壳式换热器仍然占主导地位。
虽然它在换热效率，结构紧凑和金属材料消耗等方面，不如其它新型换热设备，但它具有结构坚固、操作弹性大、适应性强、可靠程度高、选材范围广，处理能力大、能承受高温高压的等特点，所以在工程中仍得到广泛应用。
近年来国内在节能、增效等方面改进换热器性能，在提高传热效率，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。
流程优化软件技术的发展带来了换热器应用的增多。
20世纪80年代常减压装置用量达90～100台,90年代末至今以超过140台。
换热器的大量使用有效地提高了能源的利用率，使企业成本降低，效率提高。
1.2换热器的种类换热器按传热方式分为直接接触式换热器、蓄能式换热器、间壁式换热器、中间载体式换热器。
其中间壁式换热器在工业生产中应用最为广泛，其结构形式多种多样，常见的管壳式换热器和板式换热器。
管壳式换热器在工业中应用广泛，它结构坚固、可靠性高、适应性强、易于制造、处理能力大、生产成本低、选用的材料范围广、换热表面的清洗比较方便、能承受较高的操作压力和温度。
板式换热器结构紧凑、使用灵活、清洗和维修方便。
但不易密封，承载能力低，流道狭窄易堵塞，流动阻力大。
综合考虑选用管壳式换热器。
管壳式换热器按结构分为：浮头式换热器、固定管板式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器以及釜式重沸器。
1.3换热器研究及发展动向1.3.1物性模拟研究换热器传热与流体计算的准确性，取决于物性模拟的准确性。
因此，物性模拟一直为传热界重点研究课题之一，特别是两相流物性的模拟。
两相流的物性基础来源于实验实际工况的模拟，这恰恰是与实际工况差别的体现。
实验室模拟工况很复杂，准确性主要体现与实际工况的差别。
纯组分介质的物性数据基本上准确，但油气组成物的数据就与实际工况相当较大，特别是带有固体颗粒的流体模拟更复杂。
为此，要求物性模拟在实验手段上更加先进，测试的准确率更高。
从而使换热器计算更精确，材料更节省。
物性模拟将代表换热器的经济水平。
1.3.2分析设计的研究分析设计是近代发展的一门新兴学科，美国ANSYS软件技术一直处于国际领先技术，通过分析设计可以得到流体的流动分布场，也可以将温度场模拟出来，这无疑给流路分析法技术带来发展，同时也给常规强度计算带来更准确、更便捷的手段。
在超常规强度计算中，可模拟出应力的分布图，使常规方法无法得到的计算结果能方便、快捷、准确地得到，使换热器更加安全可靠。
这一技术随着计算机应用的发展，将带来技术水平的飞越。
将会逐步取代强度试验，摆脱实验室繁重的劳动强度。
1.3.3大型化及能耗研究换热器将随着装置的大型化而大型化，直径将超过5m，传热面积将达到单位100002m，紧凑型换热器将越来越受欢迎。
板壳式换热器、折流杆换热器、板翅式换热器、板式空冷器将得到发展，振动损失将逐渐克服，高温、高压、安全、可靠的换热器结构将朝着结构简单、制造方便、重量轻发展。
随着全球水资源的紧张，循环水将被新的冷却介质取代，循环将被新型、高效的空冷器所取代。
保温绝热技术的发展，热量损失将减少到目前的50%以下。