国外换热器新进展
国外换热器新进展
国外换热器新进展
原作者：曹纬
出处：
【关键词】强化传热,传热元件,壳程设计,新型高效换热器
【论文摘要】简述了国外近年来换热器的发展概况，介绍了强化传热研究、强化传热元件开发、新型壳程结构设计以及国外推出的各种新型高效换热器的有关情况。
分类号 TQ 051.5
Recent advances on foreign heat exchangers
Senior Translator Cao Wei
(Lanzhou Petroleum Machinery Reseach Institute, Lanzhou 730050)
Abstract The recent progress of foreign heat exchangers in lasted years is outlined, research of enhanced heat transfer, development of heat transfer elements and structural design of new type shell side are introduced,and new high-effective heat exchangers abroad are commented.
Key words:enhanced heat transfer,heat transfer elements, shell side design,new high-effective heat exchangers
1 概述
70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。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效能换热设备［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们关注的课题。
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。当今换热器技术的发展以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［3］。
2 强化传热技术
所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理，即使温度边界层减薄和调换传热面附近的流体。前者采用各种间断翅片结构，后者采用泡核沸腾传热［2］。最近还兴起一种EHD技术，即电气流体力学技术，又称为电场强化冷凝传热技术，进一步强化了对流、冷凝和沸腾传热，特别适用于强化冷凝传热，并适用于低传热性介质的冷凝，因而引起人们的普遍关注［3］。其原理是，对某些不导电液体的表面施以相垂直的电场，使液体表面变得很不稳定，借冷凝液表面的张力作用和在静电场下液膜的不稳定现象使液膜厚度减薄，从而强化冷凝传热。其所需电场耗用的电力很小。
人们想尽各种办法实施强化传热，归结起来不外乎两条途径，即改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各种形状的湍流增进器或插入物。
2.1 传热面形状的改变
改变传热面形状的方法有多种，其中用于无相变强化传热的有：横槽管、螺旋槽管(S管)和缩放管。新近又开发出偏置折边翅片管(一种间断翅片管)和螺旋扁管，后者也叫麻花管(Twisted Tube)， 这原是瑞士的Allares公司技术，后经布朗公司(Brown Fintube,Ltd.)改进，是一种高效换热元件［4］。用于有相变强化传热的强化沸腾传热管有：烧结多孔表面管、机械加工的多孔表面管(如日本的Themoexcel-E管)、电腐蚀加工的多孔表面管［7］、T型翅片管、ECR40管和Tube-B型管。从所报导数据来看，在整体低肋管上切纵槽后再滚压成型的Tube-B型管似乎有较高的传热性能，它可能符合薄液膜面积较大，隧道与外界液体相通，因而有利于蒸汽流出和液体吸入等要求［1］。俄罗斯也开发出一种称之为"变形翅片管"的传热管，可用于空分装置的冷凝-蒸发器［8］。用于强化冷凝传热的传热管有：纵槽管、低螺纹翅片管、锯齿形翅片管(ST管)和径向辐射肋管式翅片管(R管)等。近年来，Hamon-Lummus公司又新推出一种SRC翅片管(SRC Fin Tube)［3］，用于冷凝传热。
内翅片管与横槽管和螺旋槽管一样，不但可用于单相对流传热，也可有效地用于强化管内流动沸腾传热［1］。而横槽管和螺旋槽管不但能强化管内传热，同时还能强化管外传热。
外翅片管可以利用液体表面张力减薄冷凝液膜厚度以强化传热，这一发现大大促进了新型翅片管的研究开发。人们用不同金属制造不同形状的翅片管，其翅片形状有：三角肋三角槽、梯形肋三角槽、梯形肋梯形槽、三角肋梯形槽和Wolverine Tube-C管等。翅片密度在50～3 000个翅片／m，与光管相比，给热系数可提高1～12倍［9］。俄罗斯还介绍了1种空冷器用的轧制翅片管，为双金属管，每隔1个翅片有切口，用以强化传热［10］。俄罗斯还有1种金属丝缠绕的绕丝翅片管［14］和气动喷涂翅片管［15］。
内螺旋翅片管(NL管)是美国新开发的1种高效强化管内相变传热元件，根据翅片形状不同，可分为三角肋、梯形肋和矩形肋等，用于沸腾传热［9］。
内波纹螺纹管在湍流时可使对流传热系数增加1倍多［11］。
多头内螺纹管(ISF管)也是一种高效强化传热管，具有较好的强化管内沸腾传热的性能，传热膜系数为光管的1.6～2.2倍，在相同的传热面积下，能够完成相当于光管168%～200%的传热负荷。ISF管的强化传热作用主要是内表面和二次流的增加所致。可用于干式蒸发器，与目前制冷行业通用的星形内肋管蒸发器相比，质量可以减轻近50%［12］。
截面管也是近年来国外研究开发的强化传热元件，可分为蛋形管、豆状管和菱形管，统称为异形管。实验证明，此类管件与光圆管相比，具有显著的强化传热效果［13］。
2.2 流路湍流增进器与管内插入物
增进器是在传热面附近设置一个小物体(不一定与传热面相连接)，它可以是各种形状和型式，最常见的是在传热面上等距离设置突起物，通过搅乱流动来达到强化传热的目的［2］。 管内插入物有：扭带(Turbulators)、螺旋片、螺旋线圈(Spirele Elements)和静态混合器(Kenics Mixers)。它们适合于强化管内单相流体传热，尤其对强化气体、低雷诺数或高粘度流体传热更为有效［9］。最近，国外又开发出一种称之为Hitran Matrix Elements的花环式插入物，它是一种金属丝制翅片管子插入件(Wire-Fin Tube Inserts)，能增强湍流，改善传热性能。它是英国 Cal Garin Ltd.公司的产品，并取得了专利权［5］。
3 壳程设计
为了强化壳程传热，除上述改变管子外形或在管外加翅片外，另一途径就是改变壳程档板或管间支撑物。为了克服单弓形档板的缺点，先后开发了双档板(Double Segmental Baffles)、三档板(Triple Segmental Baffles)、折流杆(Rod Baffles)、窗口不排管(NTIW)和波网(Nest)等新壳程结构［16］。随后有人设计了一种"外导流筒(Shellside Flow Distribution)"结构，接着又出现了整圆槽孔折流栅板［17］。最近ABB Lummus 公司又新推出了Helical Baffles折流板结构［18，19］。实践证明，这些改进都大大降低了流体在壳程中的阻力。Taborek曾指出，流体在壳程中作纵向流动是管壳式换热器中的最理想结构形式，如果壳程流体流量足以保证在湍流条件下作纵向流动，这种选择看来是有利的。为了强化壳程传热，目前，壳程设计也在向各种强化结构组合的方向发展。
4 新型换热器
近年来，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。
国外推出的新型换热器有：ABB公司的螺旋折流板换热器(HelixchangerTM)［18］、
Hamon Lummus 公司的SRCTM空冷式冷凝器［3］、Packinox换热器［3］、NTIW列管式换热器［16］、英国Cal Gavin 公司的丝状花内插物换热器(Hitran)［5］、日本的Hybrid 混合式换热器［20］，俄罗斯的变形翅片管换热器(ДеФормированное Оребрение)［8］、喷涂翅片管冷却器［15］、非钎焊金属丝缠绕翅片管换热器［14］和螺旋绕管式换热器(Витой Гладкотруббчатый Теплообменник)［21］、美国Chemineer公司的Kenics换热器(Kenics Heat Exchanger)、日本的SM型换热器(内插静态混合器)、美国的Brown Fintube Ltd.的带扭带插入物的湍流增强式换热器(Exchanger With Turbulator)和麻花扁管换热器(Twisted Tube Heat Exchanger)、美国Yuba公司的Hemilok○ R换热器、澳大利亚Roach Heat Exchangers公司的柔性换热器(Flexible Heat Exchanger)等。此外，还有日本日阪制作所生产的世界单台最大处理能力为5，000 m3／h的UX-100型板式换热器、 法国Nordon Cryogenie S.N.C.公司生产的6 900 mm×1 525 mm×1 300 mm
(长×宽×高)换热面为1 500 m2／m3的板翅式换热器、英国Michael Webb Process Equipment Supply公司的提箱式全焊板式换热器和其他各种紧凑式换热器(包括半焊式和全焊式板式换热器)、美国传热公司的FIVER-ROD式防振结构换热器。更值一提的是在今年欧洲化工设备展览会上，法国Le Carbone公司还推出了1种称为新奇换热器(Exotic Heat
Exchanger)，它是一种防腐的钽制换热器，光滑如玻璃，供制药工业用，配有防污平管板，避免了任何污物在管接合处聚积。该换热器尺寸很大。此外，空冷器方向也有新进展。
以上介绍的各式换热器的设计思想各有新颖之处，结构上各具特色。有的在于强化管内传热，有的着眼于壳程强化传热，有的改进了管箱设计，有的着重防止管板诱导振动，有的
翅片式管翅式换热器流动换热性能比较研究
.
翅片式管翅式换热器流动换热性能比较研究
.
摘 要：随着制冷空调行业的发展,人们已经把注意力集中在高效、节能节材的紧凑式换热器的开发上,而翅片管式换热器正是制冷、空调领域中所广泛采用的一种换热器形式。对于它的研究不仅有利于提高换热器的换热效率及其整体性能,而且对改进翅片换热器的设计型式,推出更加节能、节材的紧凑式换热器有着重要的指导意义。
由于翅片管式换热器在翅片结构形式和几何尺寸的不同,造成其换热性能和阻力性能上的极大差异。本文概述目前国内外空调制冷行业中的普遍采用的几种不同翅片类型（平直翅片、波纹翅片、开缝翅片、百叶窗形翅片）的换热及压降实验关联式及其影响因素，对不同翅片形式的管翅式换热器的换热及压降特性的实验关联式进行总结，并对不同翅片的流动换热性能进行了比较。正确地选用实验关联式及性能指标，将对翅片管式换热器的优化设计及其制造提供可靠的依据。
关键词：翅片形式；管翅式；换热器；关联式；流动换热性能
.
1 绪论
1.1课题背景及研究意义
换热器是国民生产中的重要设备，其应用遍及动力、冶金、化工、炼油、建筑、机械制造、食品、医药及航空等各工业部门。例如，过路热力系统中的过热器、省煤器、空气预热器、凝汽器、除氧器、给水加热器、冷却塔等；金属冶炼系统中的热风炉、空气或煤气预热器、废热锅炉等；制冷及低温系统中的蒸发器、冷凝器、回热器等；石油化工工业中广泛采用的加热及冷却设备等，制糖工业和造纸工业的糖液蒸发器和纸浆蒸发器，这些都是换热器应用的大量实例。它不但是一种广泛应用的通用设备，并且在某些工业企业中占有很重要的地位。例如在是有化工工厂中，它的投资要占到整个建厂投资的1/5左右，它的重量站工艺设备总重的40%；在年产30万吨的乙烯装置中，它的投资站总投资的25%。由于世界上燃煤、石油、天然气资源储量有限而面临这能源短缺的局面，各国都致力于新能源的开发，并积极开展预热回收及节能工作，因而换热器的应用又与能源的开发及节约有着密切的联系。在这一工作中，换热器也充当着一个重要的角色，其性能的好坏也直接影响到能源利用的效益。热交换器作为一种利用能源与节约能源的有效设备，在余热利用、核能利用、太阳能利用和地热利用等方面也起着重要的作用。
管壳式换热器的研究与进展
管壳式换热器的研究与进展
张海龙
（山西省太原重型机械集团煤化工设备分公司）
摘要：介绍了管壳武换热器在多个方面的技术进展情况，主要从改进管子，折流挡板和
支撑物，加入管内扰动体等方面提高传热效率，并简述了一些应用情况和几种新型材料的管壳
式换热器。同时对换热器的防腐措施以及改进动向作了介绍。
关键词：管壳式换热器；研究与进展；化工设备；强化传热；防腐
换热器是化工、石油、动力、钢铁、食品、发电及其他许多工业部门的通用设备，在生产中占
有重要的地位。尤其是化工生产中，换热器关系到生产的正常运行和操作费用。换热器的种
类繁多，但管壳式换热设备在化工生产中仍占据主要地位，尤其在高温或有腐蚀性介质的作业中更能显出优势。管壳式换热器是由一些直径较小的圆管加上管板组成管束，外套一个外壳而构成，其结构坚固，适应性强，选材广，易于制造，成本低。但是，在流动面积相等的条件下，
圆形通道的表面积最小，而且管子之间不能紧密排列，故管壳式换热器的共同缺点是结构不紧
凑，单位换热器的容积所提供的传热面小，传热系数不高，金属消耗量大。因而，目前在提高该
类换热器性能所开展的研究主要是强化传热，适应高参数和各类有腐蚀介质的耐腐材料以及
为大型化的发展所作的结构改进。
随着工业的发展，陆续出现了不少高效紧凑的管壳式换热器并逐渐趋于完善。这些换热器基本上可分为两类：一类是在管壳式换热器的基础上加以改进；另一类则根本上摆脱圆管
而采用多种板状换热表面。在管壳式换热器基础上改进的板式换热器，有结构紧凑，材料消
耗低，传热系数大等优点，但是不能承受高温高压。本文就管壳式换热器的自身改进加以
论述。
管壳式换热器的自身改进，换热器的强化传热就是采用一定的措施增大换热设备的传热
速率，力图用较少的传热面积或体积的设备来完成传热任务。强化型换热器在石油、化工、制
冷、航空、车辆、动力机械等工业部门已得到广泛应用。强化传热已被学术界称为第二代传热技术。换热器的强化途径主要有：提高传热系数，扩大传热面积，增大传热温差等。其中提高
管壳式换热器的设计及计算
1 第一章 换热器简介及发展趋势
1.1 概述
在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。进行热量传递的设备称为换热设备或换热器。换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时又是很多化工装置的组成部分。
在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。由此可见，换热器在化工生产中的应用是十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。在其他方面如动力、原子能、冶金、轻工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。
70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展，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效能换热设备[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们关注的课题，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，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。当今换热器技术的发展以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[3]。
当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性，加强生产制造的标准化系列化和专业化，并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。各种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。在压力、温度和流量的许可范围内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下，新型紧凑式换热器将进一步取代管壳式换热器。
垢的厚度测量与换热效率
垢的厚度测量与换热效率
换热设备污垢是指流体中的组分或杂质在与之相接触的换热表面上逐渐积聚起来的一层固态物质[1]。它广泛存在于化工、动力及制冷等工程技术领域的各种换热设备中。尽管结垢经过多年的研究己取得了不少进展,但是在大多数工程实际中,污垢问题仍然是一个难题。根据Stein
hangen[2]对新西兰1100家企业的3000台各种类型的换热器的调查表明,90%以上的换热设备都存在着不同程度上的污垢问题。综观当今工业界,结垢造成的浪费和损失是很严重的,据美、英和新西兰的调查,换热设备污垢给工业发达国家所造成的损失平均占国民生产总值的0.3%。如果按照这个比例计算,中国2003年的国民生产总值是1.4万亿美元,则污垢给我国带来的损失就高达42亿美元。对我国这样的发展中国家,由于许多换热设备相对比较落后,环境污染对冷却介质的污染严重,污垢造成的实际损失可能更高些。因此,对换热设备结垢问题的研究是十分必要的。
1 污垢机理概述
1.1 污垢的分类
从结垢机制的角度[3],液侧污垢可分为如下6类:析晶污垢、微粒污垢、化学反应污垢、腐蚀污垢、生物污垢以及凝固污垢。需要指出的是,通常的污垢形成过程,可能是几种污垢机理同时作用的结果,如析晶污垢和腐蚀污垢就常常是混合而共存于同一换热面的,并且换热壁面上往往同时生成几种污垢且相互影响。因此,针对每一基本结垢类型,弄清其机理过程对防止结垢是十分重要的。
1.2 污垢的形成过程
污垢的形成过程是质量交换、热量交换和动量交换的动态综合,是多种十分复杂过程的同时作用,因而影响这一过程的因素很多,如流体性质、壁温、流体与壁面的温度梯度、流体流速以及壁面状况等。这些因素不同,形成的污垢特性也各不相同。但是所有各类污垢的形成一般都要经历以下5个阶段[1]:
a.起始阶段。污垢形成的起始阶段也称诱导期或延迟时间,这是指从换热面与污染流体接触起到形成可观测到的污垢的一段时间。诱导期内污垢的引发机制目前还不完全清楚,只知道它和表面相关的各参数有很大关系。
螺旋板式换热器
WORD完美格式
专业知识编辑整理 螺旋板式换热器
螺旋板式换热器是用薄金属板压制成具有一定波纹形状的换热板片，然后叠装，用夹板、螺栓紧固而成的一种换热器。工作流体在两块板片间形成的窄小而曲折的通道中流过。冷热流体依次通过流道，中间有一隔层板片将流体分开，并通过此板片进行换热。
本设备由两张卷制而成，形成了两个均匀的螺旋通道，两种传热介质可进行全逆流流动，大大增强了换热效果，即使两种小温差介质，也能达到理想的换热效果。
在壳体上的接管采用切向结构，局部阻力小，由于螺旋通道的曲率是均匀的，液体在设备内流动没有大的转向，总的阻力小，因而可提高设计流速使之具备较高的传热能力。
基本结构：
(1)波纹形状的换热板片
(2)夹板
(3)夹紧螺栓
(4)盖板
(5)冷流体进口
(6)热流体出口 WORD完美格式
专业知识编辑整理 结构图1所示：
设计方法：
（1）板型选择
1、I型不可拆式螺旋板式换热器螺旋通道的端面采用焊接密封，因而具有较高的密封性。
2、II型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其中一个通道可拆开清洗，特别适用有粘性、有沉淀液体的热交换。
3、III型可拆式螺旋板换热器结构原理与不可拆式换热器基本相同，但其两个通道可拆开清洗，适用范围较广。 WORD完美格式
专业知识编辑整理 （2）基本参数
板式换热器的发展现况和展望
第一章 板式换热器的发展现况和展望
第一节 板式换热器的发展现状
一、板式换热器的发展现况：
1、概述：
最近几十年来板式换热器发展很快，主要表现在以下几个方面。
⑴ 板式换热器的种类越来越多，技术性能越来越好，应用范围越来越广。
① 板式换热器的种类：
从板式换热器的连接方式上看：从可拆式板式换热器发展到钎焊式板式换热器。从半焊接式、全焊接式发展到板壳式换热器。
从板片的形式上看：从对称型发展到非对称型。
从板片的流道上看：从对称流道发展到宽窄流道、宽宽流道。
从板片波纹的深浅看：从波深为3~5mm的一般板发展到波深为2~2.5mm的浅密波纹板。
② 板式换热器的技术性能越来越好
图1-1表示板式换热器的设计温度、设计压力范围。
•工作温度从可拆式的260℃发展到板壳式的1000℃。
•工作压力从可拆式型的2.5MPa发展到板壳式的8.0MPa。
•传热系数从2000W/m²·k发展至12000W/m²·k。
•最大当量直径28mm。
•最大可拆式单板换热面积4.75m2。
•最大焊接式单板换热面积18m2。
•最小钎焊式单板换热面积0.006m2。
•最大可拆式单台换热面积2500m2。
•最大全焊式单台换热面积10000m2。
•最大接管尺寸500mm。
③ 板式换热器的应用范围越来越广（见表1-1）。
表1-1 各种类型板式换热器的应用范围
⑵ 板式换热器向大型化、小型化、专业化、多元化、装置化发展。
① 大型化
大型板式换热器主要用于中央冷却系统（以下简称CCS），该系统集中冷却各种工厂使用的冷却水，并作为发电厂轴承冷却水的冷却器。板式换热器的容量与工厂的规模，工艺过程等有关，必要的冷却水量从数千至数万m3/h,大型板式换热器可达数十万m3/h，CCS中希望采用尽可能少的台数进行处理，故要求采用大型板式换热器，近几十年，中东地区建设了许多具有世界级规模的LNG工厂，使用过去的冷却塔的冷却方式不能确保补给水，故希望变更为使用板式换热器的CCS方式。过去发电厂使用S&T轴承冷却水方式，但通过性能评价说明，板式换热器在成本、传热性能、小型化及维护性等方面均具有明显的优越性，因此需要将它们更换为板式换热器的方式。如巴塞罗那论坛区能源系统采用的是垃圾利用（将巴塞罗那市区收集的垃圾进行厌氧分析，产生人造燃气），废热发电（垃圾产生的燃气加热蒸汽锅炉，驱动气轮发电机，向论坛区及城市电网供电），发电余热制冷（高压蒸汽发电后衰减为低压蒸汽，被送至远大空调制造的吸收式制冷机加热溴化锂溶液，进行制冷），海水冷却。设备设计容量：吸收式制冷机4×4500 kW；蒸汽—水板式换热器4×5000 kW；蓄冷罐5053m3；海水板式换热器4×12000 kW（每台海水板式换热器流量961m3/h，压力降58kPa ）,板片材料为钛。海水冷却板式换热器（见照片1-1）。
管壳换热器的发展和前景
管壳换热器的发展和前景
肖克;张巨伟;于妍
【摘 要】管壳式换热器在换热设备中占据着主导地位.通过对管壳式化热器、传热元件及换热器结构的进行了综述,并对换热器的存在问题及技术发展前景进行了讨论,可知我国的管壳式换热器水平和欧美国家相比还有很大差距,我们需要针对相应的问题进行攻关.
【期刊名称】《当代化工》
【年(卷),期】2015(044)012
【总页数】4页(P2821-2824)
【关键词】管壳式;换热管;结构;模拟设计
【作 者】肖克;张巨伟;于妍
【作者单位】辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001;辽宁石油化工大学机械工程学院,辽宁抚顺113001
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ052
随着我国工业的发展，换热设备在石油、化工、冶金、核电等行业的市场规模迅速扩大，据相关资料可知，2016年换热装备行业规模突破1 000亿元，同时也对高效、环保、节能、大型化、新材料应用等方面提出了更高的要求。目前，由于大多数企业在创新体系的建设、研发和创新的资金投入，人才开发等方面仍处于较低水平，距2020年实现我国又换热装备生产大国迈入世界换热装备强国的目标还有很大差距。在文献［1］中表明，各种形式的换热器不断在发展增加，而管壳式换热器在市场中占主导地位，大约在60%以上，可见，管壳式换热器在国民的经济作用是不可限量的。
管壳式换热器按基本类型划分可分为，固定管板式换热器、浮头式换热器、U形管式换热器、填料函式换热器和釜式重沸器。国内外换热器历年的参数适用范围如表1。
对于大型管壳式换热器来说，国外的生产环氧乙烷/乙二醇规模从7万t/a发展到68万t/a，而我国环氧乙烷/乙二醇生产规模最大的是中国石化在镇海所建的项目［2］，生产能力达到65万t/a，其中工艺技术采用美国的DOW化学公司工艺，其换热器直径达到4 700 mm，换热管的长度超过20 m，换热面积最大达到了10 000 m2以上［3］。
我国化工换热器研究进展和应用状况
・６４・ 山东化工 ＳＨＡＮＤＯＮＧ ＣＨＥＭＩＣＡＬ ＩＮＤＵＳＴＲＹ ２０１３年第４２卷
我国化工换热器研究进展和应用状况
曾 坤
（茂名瑞派石化工程有限公司，广东茂名５２５０１ １）
摘要：随着化工产业的持续发展，化工换热器需求的持续增长，其研发、设计、制造越来越受到重视。介绍了我国传统化工换热器 的品种和应用情况，以及我国高效换热器的研究进展和应用情况。指出我国化工换热器的研究和应用已经取得了一定的成绩，个 别产品已经达到国际先进水平，我国换热器产业在未来一段时期内将保持稳定增长。 关键词：换热器；高效换热器；研究进展；应用 中图分类号：ＴＱ０５１．５ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１３）１１－００６４—０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｉｎ
Ｏｕｒ ＣｏｕｎｔｒｙＳ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＺＥＮＧ
（Ｍａｏｍｉｎｇ Ｒ＆Ｐ Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｍａｏｍｉｎｇ ５２５０１ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｅｏｐｌｅ ｐａｙ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｔｏ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ，ｄｅｓｉｇｎ，ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈｅａｔ
ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ￣ｃｈｅｍｉｃａｌ
ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ｔｏ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｐｒｏｄｕｃ￣．Ｔｈｅ ｋｉｎｄｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｈｅａｔ
ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｉｎ ｃｈｅｍｉｃａｌ ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｍｅａｎｗｈｉｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｐｒｏｇｒｅｓｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｈｉｇｈ
微通道换热器的研究进展及其应用前景
微通道换热器的研究进展及其应用前景
摘要：随着技术不断发展，微通道换热器同样取得较大的进步发展，且其常规尺寸设备优越性比较突出。为此，本文先是综述微通道换热器的研究进展，之后从汽车空调、二氧化碳跨临界制冷系统、其他领域三个不同角度探讨微通道换热器的应用，希望可以为相关工作人员提供参考。
关键词：微通道换热器；研究进展；应用；前景
微通道换热器是特殊微加工技术的一种，水力当量直径在1mm以内的换热器[1]。为了实现提高空调系统性能的目标，换热器从以往的管翅式发展为管带式与微通道换热器。最早微通道换热器被广泛应用在电子领域，但科学技术快速发展的今天，逐步提高了电子产品的集成化水平，因此人们也将为计数应用在散热器中。微通道换热器在人们不断追求小体积与高性能电子产品背景下应运而生，也正是因为其有着其他设备没有的优势因而得到良好的发展。
1微通道换热器的研究进展
人们将涉及到相变传热习惯性成为当量直径3mm以下的通道，称为微通道。若换热器通道为微通道，那么人们也将其当做微通道散热器[2]。早在二十世纪80年代时美国有学者已经提出微通道换热结构，该结构构成材料包含了高导热系数材料，且换热底面换热量通过通道壁传至通道内，且其换热性能很显然超过了传统热换手段达到的水平，这一问题让超大规模或大规模集成电路导致的热胀问题逐步得到解决。随后，有研究者有分析与研究了通道中的单相流，在1985年研制了可以用于两种流体热交换的微通道换热器，且不少研究证实该微通道换热器单位体积换热量达到几十MW/（m2．K）。90年代后期美国的太平洋西北国家研究所研制可可以成功汽化/燃烧一体的微型热泵与微型装置。此外，卡尔斯鲁研究中心通过成型工具超精细车削加工器件，将其当做逆流或错流的微换热器。
有研究者分析了平行流式冷凝器热力的性能的理论，并开展相关试验，结果对其性能产生的影响因素，且确认对于一定结构的冷凝器都有一个临界的风速，若其超过了这个值，那么在空气侧阻力增加的前提下换热量基本固定[3]；而在一定的范围中可以通过减小翅片的高度提高换热器的换热量；降低翅片距离有利于增加冷凝器传热面积，增强其换热能力，但空气侧阻力呈增加趋势；每一个优化措施都必须考虑其是否影响其他的参数，而不是单一的方面。
用于独立新风换气机的膜式全热换热器研究进展
２０１３年第４１卷第６期 流体机械 ７９ 文章编号：１００５—０３２９（２０１３）０６—００７９—０７ 用于独立新风换气机的膜式全热换热器研究进展 段飞。廖胜明，曹小林，饶政华，伊若璇，赵丽博 （中南大学，湖南长沙，４１００８３） 摘要：利用独立新风换气机回收空气余热是一种重要的建筑节能技术。膜式全热换热器具有节能、高效、结构简单 等优点，已被用作新风换气机的核心部件。本文首先介绍了膜式全热换热器的特点，然后综述了芯体材料、 琶：体结构、传 递模型、强化传热和应用等方面的国内外研究进展，最后对其研究和发展前景提出了展望。 关键词：膜式全热换热器；传热传质；流致振动 中图分类号：ＴＨ１３７．８ 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—０３２９．２０１３．０６．０１７ Ｒｅｃｅｎｔ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｍｂｒａｎｅ——ｂａｓｅｄ Ｅｎｔｈａｌｐｙ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｆｏｒ Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ Ｆｒｅｓｈ Ａｉｒ Ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ ＤＵＡＮ Ｆｅｉ，ＬＩＡＯ Ｓｈｅｎｇ—ｍｉｎｇ，ＣＡＯ Ｘｉａｏ—ｌｉｎ，ＲＡＯ Ｚｈｅｎｇ—ｈｕａ，ＹＩ Ｒｕｏ—ｘｕａｎ，ＺＨＡＯ Ｌｉ—ｂｏ （Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａｉｒ ｗａｓｔｅ ｈｅａｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ ｆｒｅｓｈ ａｉｒ ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ ｂｅｃｏｍｅｓ ａｌｌ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｓａｖｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ．Ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ—ｂａｓｅｄ ｅｎｔｈａｌｐｙ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｒｅｓｈ ａｉｒ ｖｅｎｔｉｌａｔｏｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ｏｆ ｅｎ— ｅｒｇｙ－ｓａｖｉｎｇ，ｈｉｇｈ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ＳＯ ｏｎ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｍｅｍｂｒａｎｅ—ｂａｓｅｄ ｅｎｔｈａｌｐｙ ｈｅａｔ ｅｘ— ｃｈａｎｇｅｒｓ ａｒｅ ｂｒｉｅｆｌｙ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｒｅｃｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｔ ｈｏｍｅ ａｎｄ ａｂｒｏａｄ ｉｓ ｓｙｓｔｅｍｉｃａｌｌｙ ｒｅｖｉｅｗｅｄ ｉｎ ｔｅｒｍｓ ｏｆ ｃｏｒｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ，ｃｏｒｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ａｎｄ ｍｏｄｅｌ，ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｓｏｍｅ ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄｓ ｉｎ ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｍｅｍｂｒａｎｅ・ｂａｓｅｄ ｅｎｔｈａｌｐｙ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ ａｒｅ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｍｅｍｂｒａｎｅ—ｂａｓｅｄ ｅｎｔｈａｌｐｙ ｈｅａｔ ｅｘｃｈａｎｇｅｒ；ｈｅａｔ ａｎｄ ｍａｓｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ；ｆｌｏｗ—ｉｎｄｕｃｅｄ ｖｉｂｒａｔｉｏｎ １ 引言 新风换气机作为一种典型的空气余热回收装 置具有健康、节能、便捷及可靠等优势，受到国内 外的普遍关注。然而，由于新风换气机内置的换 热器在芯体材料、结构形式、整体性能等方面的局 限，造成其性能、效率仍处于较低的水平，难以实 现规模化的推广和应用。近年来，空气板式换热 器的研究领域取得较大进展，膜式全热换热器被 提出，该膜式全热换热器多采用复合膜结构作为 热质交换材料，并取消传统的瓦楞纸支撑结构以 减小风阻，具有无运动部件、传热传质效率高、结 构简单、无腐蚀、能耗小、使用寿命长等优点，已受 到越来越多的重视。本文对近年来国内外膜式全 收稿日期：２０１２—０７—０９修稿日期：２０１３—０２—２５ 基金项目： 广东省教育部产学研结合项目（２０１ １ Ｂ０９０４００３３８） 热换热器的研究进展和应用现状进行综述，并分 析未来的发展趋势。 ２换热芯体材料的研究 作为板式全热换热器传热传质的核心部件， 换热芯体材料的重要性是不言而喻的。长期以 来，人们大多选取经过特殊处理的纸张作为传热 传质材料，并通过改进材料属性和材料处理方式 来优化其性能，但效果依旧无法令人满意。近几 年来，随着膜技术的快速发展，膜材料开始用作全 热换热器芯体材料，取得了显著的效果。 有学者研究了膜材料的使用与换热效率的关