国内外换热器的研究现状与主要成果
时间:2018-03-23 09:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 冷却器是换热设备的一种，通俗的说就是将高温液体等进行降温，常见的有水冷，风冷等，工作原理是增加高温物质与冷却介质的接触面积来快速将热传导到冷却介质中。冷却器以间壁式、混合式、蓄热式交换器为主要对象，其中间壁式应用最为广泛，可分为管壳式与板面式，管壳式分为列管式（固定管板式、浮头式、双重管式、U形管式、立式、卧式等）、套管式和螺旋管式（沉浸式、喷淋式）。换热器中流体的相对流向一般有顺流和逆流两种。顺流时，入口处两流体的温差为最大，并沿传热表面逐渐减小，至出口处温差为最小。逆流时，沿传热表面两流体的温差分布较均匀。在冷，热流体的进出口温度一定的条件下，当两种流体都无相变时，以逆流的平均温差最大顺流最小。在完成同样传热量条件下，采用逆流可使平均温差增大，换热器的传热面积减小；若传热面积不变，采用逆流是可使加热或冷却流体的消耗量降低。前者可节省设备费，后者可节省操作费，故在设计或生产使用中应尽量采用逆流换热。一般换热器都用金属材料制成，其中碳素钢和低合金钢大多用于制造中，低压换热器；不锈钢除主要用于不同的耐腐蚀条件外，奥氏体不锈钢还可作为耐高，低温的材料；铜，铝及其合金多用于制造低温换热器；镍合金则用于高温条件下；非金属材料除制作垫片零件外，优秀已开始用于制作非金属材料的耐蚀换热器，如石墨换热器，氟塑料换热器和玻璃换热器等。上个世纪70年代初发生的世界性能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展。为了节能降耗，提高工业生产的经济效益，要求开发适用不同工业过程要求的高效能换热设备[3]。20世纪80年代以来，换热器技术飞速发展，带来了能源利用率的提高。各种新型、高效换热器的相继开发与应用带来了巨大的社会经济效益，市场经济的发展、私有化比例的加大，降低成本已成为企业追求的最终目标。能源日趋紧张、全球气候的不断升高和环境保护要求的提高给换热器及空冷式换热器及高温、高压换热器带来了日益广阔的应用前景。在地热、太阳能、核能、余热回收、风能的利用上，各政府、研究机构和企业都加大投入资金力度，在未来几年内换热器技术会有很大的发展空间[4]。19970 在国外，主要是各大型的传热研究公司在从事换热器的研究与推广应用。美国传热研究公司HTRI (Heat Transfer Research Inc.)，是1962年发起组建的一个国际性、非赢利的合作研究机构，会员数家，遍及全球，取得了大量的研究成果，积累了换热器设计的丰富经验，在传热机理、两相流，振动、污垢、模拟及测试技术方面做出了巨大贡献。近年来，该公司在计算机应用软件开发上发展很快，所开发的网络优化软件、各种换热器工艺设计软件计算精度准确，不仅节省了人力，提高了效率，而且提高了技术经济性能。目前国内有近20家成为HTRI会员。英国传热及流体服务中心HTFS (Heat Transfer and Fluid Flow Service)，于1967年成立，隶属于英国原子能管理局。该中心有会员数百家，长期从事传热与流体课题的研究，所积累的经验和研究成果不仅广泛用于原子能工业，而且用于一般工业。它最大特点是与各大学和企业合作，进行专门的课题研究，研究成果显著。在传热与流体计算上更精确，开发的HTFS和TASC各类换热器微机计算软件备受欢迎，国内有30多家企业成为会员[4]。 国内研究机构和高等院校研究成果不断推陈出新，在强化传热元件方面华南理工大学相继开发出表面多孔管、螺旋槽管、波纹管、纵横管等；天津大学在路分析法、振动等方面研究成果显著；清华大学在板片传热方面有深入的研究；西安交大在板翅式换热器研究方面已取得初步成果；重庆建工学院开发出翅管换热器；在强度软件方面化工设备设计技术中心站开发出SW6；在液压胀管方面江苏化工学院开发出液压胀管器；以换热器起家的兰州石油机械研究所率先开发出板式换热器、板式冷凝器、板式蒸发器，螺旋板换热器、板壳式换热器、螺纹管换热器、折流杆换热器、外导流筒换热器、高效重沸器、新结构高效换热器、Ω环高压换热器、表面蒸发空冷器、板式空冷器等一批实用价值的系列高效换热器，近年来又在强度软件上开发出Lansys PV，在CAD软件上开发出浮头式换热器Lansys HF、U形管式换热器Lansys HU等系列CAD软件，含标准图2000余套；中国石化工程建设公司与兰州石油化工机器厂联合开发出螺纹锁紧环换热器；西安交通大学、兰州第五化工设计院、宁夏化工厂合作开发出螺旋绕管式换热器[4]。 (责任编辑：qin) |