换热器发展前景及现状

上图所示换热器称为垂直折流式换热器， 置于壳侧流体流经通路中的与轴线垂直的 挡板称为折流板，它们起到使壳侧流体测 流动部分接近于横向冲刷管束以提高壳侧 流体表面传热系数的作用。 但是，这种垂直折流板式换热器存在 流动阻力大、容易结垢的缺点（折流板与 壳体相交区域容易形成流动的死角）
为了克服以上问题， 发展出了新型特色的管 壳式换热器，即螺旋折 流板式换热器。
技术发展差距
技术发展差距尽管我国在部分重要换热器产品领域获得了突破， 但我刚换热器技术基础研究仍然薄弱。 与国外先进水平相比较，我国换热器产业最大的技术差距在于 换热器产品的基础研究和原理研究， 尤其是缺乏介质物性数据，对于 流场、温度场、流动状态等工作原理研究不足。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。日前， 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。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
换热器发展前景及现状
国内外换热器发展趋势
按照换热器操作过程可将其分为： 间壁式（recuperators） 混合式 （direct contact heat exchanger） 蓄热式（regenerator） 对国外换热器市场的调查表明，管壳 式换热器占64%。虽然各种板式换热器的竞 争力在上升，但管壳式换热器仍将占主导 地位。随着动力、石油化工工业的发展， 其设备也继续向着高温、高压、大型化方 向发展。
中国换热器行业现状
我国换热器产业主要集中于东北地区、西北地区、华北地区和华东地区。 其中东北地区是我国规模最大的换热器产业基地，特别是吉林四平地区在集中 供热、钢铁和电力行业板式换热器市场领域具有较为明显的优势； 西北地区则 以甘肃兰州为中心，依托兰州石油机械研究所和兰石集团的研发和生产力量， 形成了较强的换热器产业，尤其是在石油化工和食品领域；华北地区在原北京 京海、天津换热装备总厂等原机械部换热设备定点生产企业的基础上，通过引 入大量外资企业，获得了较快的发展； 华东地区依托其巨大的市场，在轻工食 品领域的换热器市场和面向石油化工的特殊材质换热器领域占据了重要地位。 其它地区换热器企业较少， 比较知名的还有以佛山市澜石传热设备厂为龙头企 业的广东佛山地区，该地区主要以板式换热器为主。 东北地区是我国规模最大的换热器产业基地。吉林四平地区已经形成了 国内最大的板式换热器产业集群，并在吉林省和四平市两级政府的努力下，致 力于打造“中国换热器城” ；靠近吉林四平的辽宁省铁岭市昌图县老四平镇最 近几年也开始发展换热器产业，靠优惠政策吸引了一些企业入驻。但不论从规 模上还是产业层次上， 目前还无法与吉林省四平市的换热器产业相抗衡。
从工艺方面改进Βιβλιοθήκη Baidu
• 焊接式板式换热器
用焊接结构替代橡胶垫密封,全焊式和半焊 式板式换热器的出现,消除了由于垫片材料耐 温、耐腐蚀、耐压方面的限制。对于腐蚀介质 使用板式换热器,近年来得到很大发展。德国 与日本合作的千代田混合焊接板式换热器,操 作压力可从真空到6,操作温度200℃~900℃,单 台换热面积F为3m2~2 000m2。可用于气-气、 气-液、液-液的换热和蒸气的冷凝。
螺旋折流板的设计原理很简单：将圆截面的特制板安 装在“拟螺旋折流系统”中，每块折流板占换热器壳程中横 剖面的四分之一，其倾角朝向换热器的轴线，即与换热器轴 线保持一定倾斜度。相邻折流板的周边相接，与外圆处成连 续螺旋状。折流板的轴向重叠，如欲缩小支持管子的跨度， 也可得到双螺旋设计。 螺旋折流板结构可满足相对宽的工艺条件。此种设计具 有很大的灵活性，可针对不同操作条件，选取最佳的螺旋角; 可分别情况选用重叠折流板或是双螺旋折流板结构。
从材料方面改进
• 气动喷涂翅片管换热器 俄罗斯提出了一种先进方法,即气动喷涂法,来提高翅片化表面的性能。其实质 是采用高速的冷的或稍微加温的含微粒的流体给翅片表面喷镀粉末粒子。用该 方法不仅可喷涂金属还能金属陶瓷混合物,从而得到各种不同性能的表面。通常 在实践中翅片底面的接触阻力是限制管子加装翅片的因素之一。 为了评估翅片管换热器元件进行了试验研究。试验是采用在翅片表面喷涂AC铝,并添加了24A白色电炉氧化铝。将试验所得数据加以整理,便可评估翅片底面 的接触阻力。 将研究的翅片的效率与计算数据进行比较,得出的结论是:气动喷涂翅片的底面 的接触阻力对效率无实质性影响。为了证实这一点,又对管子与翅片的过渡区进 行了金相结构分析。对过渡区试片的分析表明,连接边界的整个长度上无不严密 性的微裂纹。所以,气动喷涂法促进表面与基本相互作用的分支边界的形成,能促 进粉末粒子向基体的渗透,这就说明了附着强度高,有物理接触和金属链形成。因 而,气动喷涂法不但可用于成型,还可用来将按普通方法制造的翅片固定在热换器 管子的表面上,也可用来对普通翅片的底面进行补充加固。可以预计,气动喷涂法 在紧凑高效的换热器生产中将会得到广泛应用。
折流杆式换热器
2 0 世纪 70 年代初 , 美国菲利浦公司为了解决天然气流 动振动问题 ,将管壳式换热器中的折流板改成杆式支撑结 构 ,开发出折流杆换热器研究表明 ,这种换热器不但能防 振 , 而且传热系数高 。现在此种换热器广泛应用于单相 沸腾和冷凝的各种工况 。 在后来出现了一种外导流筒折 流杆换热器 ,此种换热 器能最大限度地消除管壳式换热器 挡板的传热不活 跃区 ,增加了单位体积设备的有效传热面 积。