换热器的现状及发展
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产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 2 期
换热器的研究现状及发展
□陆 璐
【摘 要】本文首先分析了换热器国内外的研究现状以及存在的问题，最后分析了板壳式换热器与管壳式换热器之不同。 【关键词】换热器； 研究现状； 板壳式换热器； 管壳式换热器 【作者单位】陆璐，河北邯郸市煤气公司技术科
换热器的发展已经有近百年的历史，其在国民经济的诸 多领域（ 如食品、制药、石油化工、空调、动力、冶金、轻工等） 得到广泛的应用。进入 80 年代以来，由于制造技术、材料科 学技术的不断进步和传热理论研究的不断完善，有关换热器 的节能设计和应 用 越 来 越 引 起 关 注，特 别 是 近 年 来，能 源 与 材料费用的不断增长极大地推动了对高效节能换热器的研 究，作为一种节能 设 备，换 热 器 不 仅 是 保 证 加 工 过 程 正 常 运 转不可缺少的设备，而且就金属消耗、动力消耗和投资来说， 其在整个工程中所占有比例很大。据统计，换热器的投资约 占全部设备投资的 40% 。因此，从节能、节材和节约资金角 度来说，如何选用高效换热器已不可避免地成为每个工程设 计人员面临的问题。目前，节能减排已成为我国“十二五”期 间重要战略的举措，高效节能换热器的研究也成为当今地下 换热领域研究的热点。
此时，强化技术 显 得 尤 为 重 要。 事 实 上，强 化 技 术 的 主 要 工 作也是针对气体传热工况的。
表 1 发展现状
法国研究最多，美国侧重于滴状冷凝。预计用于 处理表面
冷凝效果显著。 粗糙表面 美国有一些相当不错的管内强化资料
日本对发展新型扩展表面非常积极，美国也做了 扩展表面
相应的工作 法国成功地用于对流式蓄热器中、日本则致力于 位移强化 两相流 无 漩涡流 是英国最积极发展和推广的一种强化技术 源 苏联、日本和美国比较感兴趣，许多实验室热衷于 技 表面张力 螺旋格表面 。法国用于强化沸腾 术 多孔结构 日本、德国和美国均有制造商英国已引进成品管 添加剂 英国和美国学术专家中心用于流化床 美国领先 ，但技术效果并不显著 ，而且没有可信 螺旋管 的研究和设计工作 直接 德国用于反应器及换热器，英国也有应用，预测用 接触式 于气体传热有较大潜力 开槽管 英国有兴趣研究，日本有些应用，如热泵系统 机械辅助 研究及应用均较少 表面振动 美国有少量报导 ，但没有显著的效果 流体振动 尚未用于换热器 ，但瑞典已采用声波清洁 有 电厂 日本计划用于小尺寸换热器 ，预计有潜力 源 法国用于高温场合 ，美国初步用于航空。除特殊 技 射流 场合外，应用潜力不大 术 英国有较好的研究和设计基础 ，美国工业上已推 旋流 广应用 诱导流 美国处于领先地位
一、换热器的国内研究现状 对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对 换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方 面，而对换热器部件参数的主要研究对象就是换热管（ 板） 排 列方式 （ 顺排或叉排） 、换热管（ 板） 排数、换管（ 板） 间距大 小、肋片布置问 距、肋 片 形 状 等。 国 内 对 于 换 热 器 肋 片 换 热 的研究起步比较晚、经验比较少，多借鉴于国外，无论是理论 研究还是实验研究都还需进一步深入，技术创新还不够，但 是对各因素对换热器性能影响的研究也比较全面。总的来 说，仍然存在以下问题： （ 1） 换热器换热的理论研究不够完 善，可供对肋片实 际 应 用 优 化 设 计 的 理 论 依 据 太 少 ，对 于 换 热公式推导出的 解 析 解 较 少，目 前 大 多 是 通 过 试 验、数 据 分 析拟和而成的经验公式； （ 2） 换热的理论体系缺乏系统性， 不够完善； （ 3） 因为试验环境、材料、仪器的精度以及试验方 法不同，在同一个研究方向的某些问题的研究结论存在的分 歧较多，很难形成 统 一 的 意 见，暂 不 能 形 成 对 实 践 的 可 靠 指 导； （ 4） 目前对换热器的研究大多基于一维、二维的换热，国 内对于三维的换 热 模 型 的 研 究 过 少，同 时，对 于 一 维 和 二 维 传热模型的前提 假 设 条 件 很 苛 刻，得 出 的 结 论 适 用 性 不 强； （ 5） 结合试验建立的部分换热理论还缺乏严谨性和局限性。 二、换热器国外研究现状 各国对强化技术研究的侧重点不同，见表 1。气—液换 热器中，液体侧的 传 热 系 数 大 大 高 于 气 体 强 制 对 流 值 ，即 在 某些气一气换热 器 中，传 热 面 两 侧 的 传 热 系 数 也 存 在 差 别，
Industrial & Science Tribune 2011.（10）.2
·Leabharlann Baidu9·
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 2 期
石家庄市科普能力建设研究与分析
□路彩霞 白 雪
【摘 要】科学技术是生产力，是引领经济社会健康快速发展的主动力。营造有利于促进科技创新的社会科学文化环境，努力 提高全体市民的科学文化素质。
三、管壳式换热器 长 期 以 来，管 壳 式 换 热 器 面 临 着 各 种 新 型 换 热 器 的 挑 战，且某些场合已 被 一 些 新 型 换 热 器 所 取 代，但 是 由 于 它 的 高度可靠性和广泛的适应性，至今仍然居于统治地位。例如 在日本其产量占全部换热器的 70% ，产值占 60% 。由于受到 挑战，反过来 也促进了它自身的发展。例如在高温、高压领 域，已有用它取 代 蛇 管、套 骨 式 换 热 器 的 趋 势。 其 发 展 的 主 要动向是： （ 1） 大型化。目前，管壳式换热器的主要参数已分
【关键词】科普能力； 建设； 途径 【作者简介】路彩霞（ 1979. 1 ～ ） ，石家庄市科技干部教育学院助理工程师
白雪（ 1986. 1 ～ ） ，女，石家庄市科技干部教育学院，河北党校在读研究生，研究实习员
近年来，石家庄市依据《科普法》和《科技进步法》，按照 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》要求，根据《关于加 强国家科普能力建设的若干意见》，把科普能力建设作为市、 县科技行政管理部门的一项重要任务，充分认识到： 加强科 普能力建设的重要性和必要性，科普能力是完成科普工作任 务和满足公众科技需求的基础条件、基本保障和手段。下大 力气进一步加强和完善科普组织、科普政策、科普人员、科普 基础设施建设，逐 年 增 加 科 普 经 费，十 分 重 视 科 普 传 媒 和 科 普活动的实际效 果，加 大 原 创 力 度，使 石 家 庄 市 的 科 普 能 力
换热器的研究现状及发展
□陆 璐
【摘 要】本文首先分析了换热器国内外的研究现状以及存在的问题，最后分析了板壳式换热器与管壳式换热器之不同。 【关键词】换热器； 研究现状； 板壳式换热器； 管壳式换热器 【作者单位】陆璐，河北邯郸市煤气公司技术科
换热器的发展已经有近百年的历史，其在国民经济的诸 多领域（ 如食品、制药、石油化工、空调、动力、冶金、轻工等） 得到广泛的应用。进入 80 年代以来，由于制造技术、材料科 学技术的不断进步和传热理论研究的不断完善，有关换热器 的节能设计和应 用 越 来 越 引 起 关 注，特 别 是 近 年 来，能 源 与 材料费用的不断增长极大地推动了对高效节能换热器的研 究，作为一种节能 设 备，换 热 器 不 仅 是 保 证 加 工 过 程 正 常 运 转不可缺少的设备，而且就金属消耗、动力消耗和投资来说， 其在整个工程中所占有比例很大。据统计，换热器的投资约 占全部设备投资的 40% 。因此，从节能、节材和节约资金角 度来说，如何选用高效换热器已不可避免地成为每个工程设 计人员面临的问题。目前，节能减排已成为我国“十二五”期 间重要战略的举措，高效节能换热器的研究也成为当今地下 换热领域研究的热点。
此时，强化技术 显 得 尤 为 重 要。 事 实 上，强 化 技 术 的 主 要 工 作也是针对气体传热工况的。
表 1 发展现状
法国研究最多，美国侧重于滴状冷凝。预计用于 处理表面
冷凝效果显著。 粗糙表面 美国有一些相当不错的管内强化资料
日本对发展新型扩展表面非常积极，美国也做了 扩展表面
相应的工作 法国成功地用于对流式蓄热器中、日本则致力于 位移强化 两相流 无 漩涡流 是英国最积极发展和推广的一种强化技术 源 苏联、日本和美国比较感兴趣，许多实验室热衷于 技 表面张力 螺旋格表面 。法国用于强化沸腾 术 多孔结构 日本、德国和美国均有制造商英国已引进成品管 添加剂 英国和美国学术专家中心用于流化床 美国领先 ，但技术效果并不显著 ，而且没有可信 螺旋管 的研究和设计工作 直接 德国用于反应器及换热器，英国也有应用，预测用 接触式 于气体传热有较大潜力 开槽管 英国有兴趣研究，日本有些应用，如热泵系统 机械辅助 研究及应用均较少 表面振动 美国有少量报导 ，但没有显著的效果 流体振动 尚未用于换热器 ，但瑞典已采用声波清洁 有 电厂 日本计划用于小尺寸换热器 ，预计有潜力 源 法国用于高温场合 ，美国初步用于航空。除特殊 技 射流 场合外，应用潜力不大 术 英国有较好的研究和设计基础 ，美国工业上已推 旋流 广应用 诱导流 美国处于领先地位
一、换热器的国内研究现状 对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对 换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方 面，而对换热器部件参数的主要研究对象就是换热管（ 板） 排 列方式 （ 顺排或叉排） 、换热管（ 板） 排数、换管（ 板） 间距大 小、肋片布置问 距、肋 片 形 状 等。 国 内 对 于 换 热 器 肋 片 换 热 的研究起步比较晚、经验比较少，多借鉴于国外，无论是理论 研究还是实验研究都还需进一步深入，技术创新还不够，但 是对各因素对换热器性能影响的研究也比较全面。总的来 说，仍然存在以下问题： （ 1） 换热器换热的理论研究不够完 善，可供对肋片实 际 应 用 优 化 设 计 的 理 论 依 据 太 少 ，对 于 换 热公式推导出的 解 析 解 较 少，目 前 大 多 是 通 过 试 验、数 据 分 析拟和而成的经验公式； （ 2） 换热的理论体系缺乏系统性， 不够完善； （ 3） 因为试验环境、材料、仪器的精度以及试验方 法不同，在同一个研究方向的某些问题的研究结论存在的分 歧较多，很难形成 统 一 的 意 见，暂 不 能 形 成 对 实 践 的 可 靠 指 导； （ 4） 目前对换热器的研究大多基于一维、二维的换热，国 内对于三维的换 热 模 型 的 研 究 过 少，同 时，对 于 一 维 和 二 维 传热模型的前提 假 设 条 件 很 苛 刻，得 出 的 结 论 适 用 性 不 强； （ 5） 结合试验建立的部分换热理论还缺乏严谨性和局限性。 二、换热器国外研究现状 各国对强化技术研究的侧重点不同，见表 1。气—液换 热器中，液体侧的 传 热 系 数 大 大 高 于 气 体 强 制 对 流 值 ，即 在 某些气一气换热 器 中，传 热 面 两 侧 的 传 热 系 数 也 存 在 差 别，
Industrial & Science Tribune 2011.（10）.2
·Leabharlann Baidu9·
产业与科技论坛 2011 年第 10 卷第 2 期
石家庄市科普能力建设研究与分析
□路彩霞 白 雪
【摘 要】科学技术是生产力，是引领经济社会健康快速发展的主动力。营造有利于促进科技创新的社会科学文化环境，努力 提高全体市民的科学文化素质。
三、管壳式换热器 长 期 以 来，管 壳 式 换 热 器 面 临 着 各 种 新 型 换 热 器 的 挑 战，且某些场合已 被 一 些 新 型 换 热 器 所 取 代，但 是 由 于 它 的 高度可靠性和广泛的适应性，至今仍然居于统治地位。例如 在日本其产量占全部换热器的 70% ，产值占 60% 。由于受到 挑战，反过来 也促进了它自身的发展。例如在高温、高压领 域，已有用它取 代 蛇 管、套 骨 式 换 热 器 的 趋 势。 其 发 展 的 主 要动向是： （ 1） 大型化。目前，管壳式换热器的主要参数已分
【关键词】科普能力； 建设； 途径 【作者简介】路彩霞（ 1979. 1 ～ ） ，石家庄市科技干部教育学院助理工程师
白雪（ 1986. 1 ～ ） ，女，石家庄市科技干部教育学院，河北党校在读研究生，研究实习员
近年来，石家庄市依据《科普法》和《科技进步法》，按照 《国家中长期科学和技术发展规划纲要》要求，根据《关于加 强国家科普能力建设的若干意见》，把科普能力建设作为市、 县科技行政管理部门的一项重要任务，充分认识到： 加强科 普能力建设的重要性和必要性，科普能力是完成科普工作任 务和满足公众科技需求的基础条件、基本保障和手段。下大 力气进一步加强和完善科普组织、科普政策、科普人员、科普 基础设施建设，逐 年 增 加 科 普 经 费，十 分 重 视 科 普 传 媒 和 科 普活动的实际效 果，加 大 原 创 力 度，使 石 家 庄 市 的 科 普 能 力