不锈钢制换热器的优化设计文献综述.pdf

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I 附件3

文献综述格式要求项目

类别

格式要求（本要求中所指“仿宋”字体均指“仿宋_GB2312”字体，英文及阿拉伯数字字体指“Times New Roman”）封

面、密级处填写仅限论文课题来源于国防军工项目，如果论文没有涉秘，填：无。○1、封面标题使用仿宋体小二号，都加粗；○2、论文封面其他内容使用仿宋体（英文为Times New Roman 体）四号；○3、中文题名一般不宜超过25字；

○4、指导教师、合作导师需写明职称；

○5目录、目录标题：仿宋体（英文为Times New Roman 体）小二号加粗，单倍行距。

○1、各章目录：仿宋体小四号，单倍行距，两端对齐，页码右对齐。

○2正文、正文使用仿宋体（英文字体均为Times New Roman 体）小四号，行距为20磅。

○1、页码从第1章（绪论）开始按阿拉伯数字（1，2，3……）连续编排，居中设置；

○2、正文格式要求：

○3示例要求

各章标题第1章 ×××仿宋体小二号加粗居中，章序号与章名间空一个汉

字符

一级节标题

1.3 ×××仿宋体小三号居左，序号与题名间空一个汉字符

二级节标题 1.3.1 ×××仿宋体四号居左，序号与题名间空一个汉字符，二

级以下标题后的排文，可另起行，也可以标题后空

1个字距接排文。

段落文字××××××××××××××××仿宋体（英文用Times New Roman 体）小四号，两

端对齐书写，段落首行左缩进2个汉字符。行距20

磅（段落中有数学表达式时，可根据表达需要设置

该段的行距），段前0磅，段后0磅。

、字体前后一致，不能堆砌一些项目报告的内容，需要有合适的过渡和文章的逻辑结构；有些符○4号，如“◆”“★”等明显来自于项目报告，是不允许出现的。

注释、每篇参考文献都必须在文章中有说明，采用脚注（如原文引用）或尾注（参考文献，上标）的○1方式，按照本学科国内外通行的范式，逐一注明本文引用或参考、借用的资料数据出处及他人的研究成果和观点，严禁抄袭剽窃。

参考

、参考文献的排列按照学位论文中所引用的文献顺序列在正文末尾，外文用原文，文献总数20○1篇以上，

参考文献举例：

、论文类：

○2[序号]作者.文献题名[J].刊物名称,年,卷号（期号）:起始页码-终止页码.

示例：

[8]李里特,候文义.农业产业化和结构调整的几个关键问题[J].科技导报,2002(1):36-39.、著作类

○3[序号]作者.书名[M].出版地:出版者,出版年:起始页码-终止页码.

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II 文献示例：[1]郭健.哈佛大学发展史研究[M].石家庄:河北教育出版社,2000:2-3.

[2]尼葛洛庞帝.数字化生存[M].胡泳,范海燕,译.海口:海南出版社，1996．

、论文集

○4[序号]作者.文献题名[Ａ]（或编者，文集名［Ｃ］）.出版地:出版者,出版年:起始页码-终止页码.

示例：

[18]江举谦.中国传统士道与从政观念[A].刘小枫.中国文化的特质［Ｃ］.北京:生活·读书·新知三联书店出版社,1990:251-263.

[18]刘小枫.中国文化的特质[C] .北京:生活·读书·新知三联书店出版社,1990:251-263.、学位论文

○5[序号]作者.文献题名[D].博士（或硕士学位论文）,授予单位,授予年.

示例：

[28]陈华森.模块化专业课程计划的研究与开发[D].硕士学位论文,浙江大学,1989.

、电子文献

○6[序号]作者.电子文献题名[电子文献及载体类型标识]．电子文献的出处或可获得地址，

发表或更新日期/引用日期（任选）.

示例：

[9]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展[EB/OL].http://www.

https://www.360docs.net/doc/e83335758.html,/pub/wml.txt/980810-2.html,1998.08.16/1998.10.04.

电子文献及载体类型标识：DB ／OL—联机网上数据库，DB ／MT—磁带数据库，M ／CD—光盘图书，CP ／DK—磁盘软件，J ／OL——网上期刊，EB ／OL——网上电子公告。

英文参考文献，也按照上述规则写。

作者姓名必须是“姓在前，名在后；姓不缩写，名缩写”。例如，论文类的标列方式是“姓，名．文章题目[J]．刊物名称，年，卷号（期号）：起始页码-终止页码”.

示例

[1]Richard, O.& Kirby, S. L. Organizational justice and the justification of work force diversity programs[J]. Journal of Business and Psychology, 1999, 14(1): 109-118.

[2]Stuart, T. E.& Podolny, J. M. Local search and the evolution of technological capabilities[J]. Strategic Management Journal, 1996, 17(1): 21-38.

[3]Wagner, W. G., Pfeffer, J.& O’Reilly, C. A. Organizational demography and turnover in top-management groups[J]. Administrative Science Quarterly, 1984, 29(1): 74-92.、作者三名以内的全部列出，中文为***,***,***，英文为***,***,***），四名以上的列前三名，○7中文后加“等”，英文后加“et al ”（斜体）。作者姓名不管外文还是汉语拼音均姓在前、名在后。

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III

宁波大红鹰学院

毕业设计（论文）文献综述

文献综述题目 ：不锈钢制换热器优化设

所在学院：

班

级： 姓

名： 学 号：

指导教师：

合作导师：

日期： 年 月

日

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目录

第1章前言 (5)

1.1 换热器作用 (5)

1.2 换热器的重要性 (5)

1.3 小结 (6)

第2章研究现状 (7)

2.1 主要研究内容 (7)

2.2 国内外研究现状 (7)

2.2.1 国外研究的发展状况 (7)

2.2.2 换热器设计研究的发展动向 (7)

2.3 小结 (8)

第3章研究的趋势 (9)

3.1 表面特性及选择 (9)

3.2 传热和流动分析 (9)

3.3 结构设计 (9)

3.4 小结 (10)

参考文献 (12)

IV

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第1章前言

1.1 换热器作用

作为工程技术和自然界和领域中普遍的三种传递过程之一热传导是占有很重要地位的，换热器是专门用来进行各种热传导过程的一种传热设备，在化学工也、石油工业、能源行业中有着非常广泛的应用，同时是应用非常广泛的单元之一。目前经济发展的总趋势总的来看能源会越来越短缺，而且可再生热源的有效温度也越来越低，这就决定了能用来热交换的允许温差将变得越来越小，这就决定了对换热技术的发展和换热器性能的要求也就会越来越高。所以，换热器的开发设计与功能研究已经成为了人们关注的课题。

换热器是一种完成热量交换的设备，提高它的热交换效率，可以带来巨大的社会效益和经济效益。在工程界换热器的设计是一项关系十分重大的工作，它涉及到很多方面，包括换热器的成本投资、后期的运行状态及使用中的性能状况。结合当代对热交换器的要求，换热器的设计应做到投资成本少、维护费用低以及换热效率高等。众多学者长期致力于这个方面的研究，也取得了相应的成果。随着技术的不断发展以及工业生产很对换热器要求的不断的提高，对热换器的优化设计的研究不断的深入，并且提出了很多的优化设计的方案。同时由于水中氯离子对不锈钢造成的应力腐蚀，会大幅缩短不锈钢制换热器的使用寿命。通过对换热器进行优化设计，提高其热交换效率，减少氯离子应力腐蚀，增加热交换器使用寿命，具有良好的社会效益和经济效益。

1.2 换热器的重要性

在工业生产中，换热器的性能很多时候都起着决定性的作用，对所生产的产品的质量、生产中的能量利用效率以及整个生产系统的经济合理性和可靠性都有很大的作用。据统计，在化学工业中所用用于换热器的资金大约占整个设备所用资金的30％左右，在石油炼厂中换热设备所用资金则更是占全部的40％左右。由于目前在地球上煤碳、石油、天然气等不可再生的资源存储量越来越少，世界上各个国家都非常重视新能源的开发。所以换热器的优化设计与合理的运用关系到能源的开发和发展的可持续性。而在这项工程中，换热器有着不可替代的角色，其结构设计的优化以及使用效率的高低也将影响到一个国家的社会经济使用的效益。

针对上述问题文章首先对国内外关于不锈钢制热换器的研究情况进行了统计和分析，从而对本课题的研究背景有了更为深刻的了解。面对型号众多的换热器，如何根据工艺要求评选出最佳的换热器，是设计者们经常遇到的问题。随着科学技术的发展，人们也越来越希望利用现代技术，开发出不锈钢制换热器设计的优化计算和优化结构方法，能使换热器在给定换热量并满足所有约束条件的同时，具有更好的特性。且对于加快化工过程设计与开发，提高换热器设计的效率与准确度等都具有重大的应用价值。

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1.3 小结

同时不锈钢制热换器由于其所采用的材料的特殊性，在使用过程中容易产生很多的缺陷，其中最大的缺陷就是不锈钢材料在水中氯离子的作用下非常容易发生应力腐蚀，从而影响不锈钢制热换器的使用寿命。在此我们针对不锈钢制壳管式换热器提出了具体的优化方案，在提高效率的同时也减少了氯离子的应力腐蚀作用。

本文提出了新的换热器的优化设计方法，主要是从换热效率、流动特征与结构设计这三个方面对热换器进行了优化设计，同时力求能够寻找出热换器使用性能与运行费用间的关系。传统的传热学致力于研究热量传递的规律，且追求如何使传热效果更好或者是如何使热量不至于散失，而流体流动造成的损失以及采用装置的结构却不是关注的重点。

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第2章研究现状

2.1 主要研究内容

本文提出了新的换热器的优化设计方法，主要是从换热效率、流动特征与结构设计这三个方面对热换器进行了优化设计，同时力求能够寻找出热换器使用性能与运行费用间的关系。传统的传热学致力于研究热量传递的规律，且追求如何使传热效果更好或者是如何使热量不至于散失，而流体流动造成的损失以及采用装置的结构却不是关注的重点。

换热器的优化设计要做到投资费用低、运行费用低和使用效果好。很多学者和研究者长期以来都致力于这项任务的研究，同时取得了很多喜人的成果，但是离满足社会经济效益的最大化的目标相差还比较远。因此更深入的研究是非常有必要的。

同时由于水中氯离子对不锈钢造成的应力腐蚀，会大幅缩短不锈钢制换热器的使用寿命。通过对换热器进行优化设计，提高其热交换效率，减少氯离子应力腐蚀，增加热交换器使用寿命，具有良好的社会效益和经济效益。

2.2 国内外研究现状

2.2.1 国外研究的发展状况

早在1930年英国马尔斯顿·克歇尔瑟公司就用浸渍铅焊方法，用铜及其合会制成换热器用作航空发动机的散热器。苏联一九五九年在莫斯科鲍曼高等工业技术学校和全苏制氧机研究院开始研究。除美、英、日以外，德国、法国、比利时、捷克等主要工业国家，对换热器也进行研究和制造。目前国外从事换热器生产的共同特点是为使其与石油化工设备产品配套而努力，并试制高工作压力和大尺寸规格的换热器。未来的发展趋势是换热器大量用于化工生产，其使用范围也必将日益扩大和发展。

2.2.2国内研究的发展状况

在六十年代我国相关的行业就已经开始生产和使用换热器，由于采用空气炉钎焊的生产工艺，所以只能生产小型产品。1963年我国已开始用盐浴浸沾钎焊试制铝制换热器的研究，经过多年努力，于1970获得成功，并在大型全低压空气分离设备和石油化工中应用。40多年来我国板翅式换热器技术取得了显著的进步，1983年杭氧和开封两厂开发出了大型和中压的换热器，使我国的换热器的技术水平达到了一个新的高度。

2.2.2 换热器设计研究的发展动向

目前在很多的领域不锈钢制换热器已得到广泛应用，并在利用热能、回收余热、节约原料、降低成本上取得了比较显著的经济效益。其主要特点是：传热效率高、结构紧凑、轻巧、适应性强、制造工艺要求严格、制造研究开发费用高、结构复杂、工作压力温度有一定的限制、易堵塞和被腐蚀、工质要求比

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较洁净、加工工艺复杂等特点。近年来，不锈钢制换热器的设计理论、试验研究、制造工艺、开拓应用的研究正在蓬勃的发展大众，需要特别提出的是因为很多新技术的参与，使其热换器的应用范围更加广泛，进入了一个新的发展时期。

换热器的优化设计要做到投资费用低、运行费用低和使用效果好。很多学者和研究者长期以来都致力于这项任务的研究，同时取得了很多喜人的成果，但是离满足社会经济效益的最大化的目标相差还比较远。因此更深入的研究是非常有必要的。

同时由于水中氯离子对不锈钢造成的应力腐蚀，会大幅缩短不锈钢制换热器的使用寿命。通过对换热器进行优化设计，提高其热交换效率，减少氯离子应力腐蚀，增加热交换器使用寿命，具有良好的社会效益和经济效益。

2.3 小结

文章针对上述问题首先对国内外关于不锈钢制热换器的研究情况进行了统计分析也研究，从而对本课题的研究背景有了更为深刻的了解。面对型号众多的换热器，如何根据工艺要求评选出最佳的换热器，是设计者们经常遇到的问题。随着科学技术的发展，人们也越来越希望利用现代手段，开发出不锈钢制换热器设计的优化计算和设计结构方法，能使换热器在给定换热量并满足所有约束条件的同时，具有更好的特性。且对于加快化工过程设计与开发，提高换热器设计的效率与准确度等都具有重大的应用价值。

于此同时不锈钢制热换器由于其所采用的材料的特殊性，其本身又存在很多的缺陷，其中最大的就是不锈钢材料在水中的氯离子的作用非常容易发生腐蚀，从而影响不锈钢制热换器的使用的寿命。为此我们针对不锈钢制壳管式换热器提出了具体的优化方案，在提高效率的同时也减少了氯离子的应力腐蚀作用。

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第3章研究的趋势

目前在很多的领域不锈钢制换热器已得到广泛应用，并在利用热能、回收余热、节约原料、降低成本上取得了比较显著的经济效益。其主要特点是：传热效率高、结构紧凑、轻巧、适应性强、制造工艺要求严格、制造研究开发费用高、结构复杂、工作压力温度有一定的限制、易堵塞和被腐蚀、工质要求比较洁净、加工工艺复杂等特点。近年来，不锈钢制换热器的设计理论、试验研究、制造工艺、开拓应用的研究正在蓬勃的发展大众，需要特别提出的是因为很多新技术的参与，使其热换器的应用范围更加广泛，进入了一个新的发展时期。目前热换器的研究主要集中在以下几个方面：

3.1 表面特性及选择

表面选择是热换器设计当中很重要的一环，从分析的不同的方法来分类可分为定性和定量分析，而定量分析法又可以可分为筛法和性能比较法，性能比较法适用于管翅式换热器，而筛法则用于板翅式换热器。板翅式换热器中的传热过程主要是通过翅片来完成的。多孔翅片亦属于高效翅片，通过多种多孔翅片表面传热、压降和流动特性试验，提出了一些可供设计参考的结论。总之，可供使用的多种翅形，因子和因子数据已有不少，但可供设计计算使用的拟合关联式却很有限。应用计算流体力学、流动可视化技术和模拟测试来研究翅片流动和传热的本质，并建立因子和因子数据库将是今后十分重要的工作。

3.2 传热和流动分析

换热器热传导的分析方法非常的多，其中用的比较多的是单元数法，该方法比较适用于手工计算，为了可以进行手工计算该方法假设了一些理想化的条件。换热器的设计会被这些假设条件严重影响，因此必须考虑进行修正。温度的影响有时需考虑，如试验数据通常在常温下获得，用于高温下时就要修正。如传热计算中确定流体物性的单一温度值，在冷端温降不是很大的情况下，可用平均温度计算物性。但若流体物性变化很大，则应将换热器按能量平衡分成几部分，假定各部分内的物性为一常数。应用物性比法计入了流体物性随温度变化的影响。物流不均匀会引起换热器性能显著下降，特别是大的换热器尤甚。简单的总管分配不均匀性分析可通过解析方法完成，如两股流板翅式换热器。对于两相流问题，不均匀分配问题显得尤为突出，物流的不均匀分配使得换热器严重偏离设计工况。

3.3 结构设计

在不锈钢制换热器的热应力方面的研究，国外的研究者对一种大型复杂的换热器进行了热疲劳分析和寿命预测，并提出了三种热应力分析的有限元模型心。改善换热器换热表面的几何形状，其中肋片的几何形状对紧凑式换热器的性能影响至关重要，对肋片性能(换热性能、流动阻力性能、强度等)的研究是

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紧凑式换热器研究的重要内容。流道布置是影响其性能另一重要因素，这是因为紧凑式换热器使用高度紧凑的换热表面，换热器的形状具有大的迎面面积和短的流道长度，因而，流道布置要求极为精确。物流分配的均匀性对其性能的影响不能忽视，由于其短的流道和大的迎面面积，紧凑式换热器导流器的设计对于介质流动的均匀分配是至关重要的，因此对导流器结构和性能的研究也是紧凑式换热器优化设计的重要内容。

3.4 小结

目前在很多的领域不锈钢制换热器已得到广泛应用，并在利用热能、回收余热、节约原料、降低成本上取得了比较显著的经济效益。其主要特点是：传热效率高、紧凑、轻巧、适应性强、制造工艺要求严格、制造研究开发费用高、结构复杂、工作压力温度有一定的限制、易堵塞和被腐蚀、工质要求比较洁净、加工工艺复杂等特点。近年来，不锈钢制换热器的设计理论、试验研究、制造工艺、开拓应用的研究正在蓬勃的发展大众，需要特别提出的是因为很多新技术的参与，使其热换器的应用范围更加广泛，进入了一个新的发展时期。

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参考文献

[1]徐志峰．铝制压力容器的质量控制[J]．压力容器，2001，14(3)：24-27

[2]周明霞．国外换热器技术进展[J]．压力容器，2005，12(1)：19—23

[3]毛希澜主编．换热器设计[M]．第三版．上海科学技术出版社．2003：356-387

[4]张芸豫, 换热器综合性能的优化设计方法研究[G].全国优秀硕士论文，2009，04

[5]郭茶秀，李培宁，董其伍等，管壳式换热器壳侧流场研究进展[J]．石油化工设备, 1999，28(2):10-13

[6]Yu-Juei Chang，Kuei—Chang Hsu，Yurt TsaiLin Chi-Chun Wang A generalized friction correlation for louver fin geometry 1 988．8

[7]范庆虎，李红艳，崔杰诗，尹全森．板翅式换热器中流体传热的数值计算．第三届工程计算流体力学会议文集，2006

[8]顾念祖，张子馨．摸糊综合评判在选择换热器中的应用[J]．化学工程，1990，4，18(2)：70-34

[9]苑明舫．换热器运行稳健度的蒙特卡罗评价方法[J]．化工装备技术，1999，20(2)：33．35

[10]汪艳萍，路智敏，刘晓霞等．板翅式换热器优化设计[J]．内蒙古工业大学学报(自然科学版)，2004，(04)

[11]朱聘冠．换热器原理及计算[M]．清华大学出版社，1987年7月，第一版

[12]郝成波．换热器实用选型方法[J]．辽宁化工，2001，3，30(3)：123·124

[13]李玲不锈钢应用中的几个腐蚀问题研究[G].全国优秀硕士论文，湖南大学，2004，05

[14]陈维汉，孙毅．综合考虑传热流动与投资的换热器性能优化[J]．华中理工大学，1996，24(11)：99．102

[15]Journal of heat transfer,V01．1 00，No．3，1998

[16]James R．Welty, Engineering Heat Transfer, John Wiley Sons，1978

[17]Jiao，Anjun，Effects of different distributor configuration parameters on fluid flow distribution in plate—fin heat exchanger[J]．Hugging Xuebao Jamal of Chemical Industry and Engineering(China)，2003，2：p 153-158

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