早期由于材料发展以及机械加工工艺的制约,换热器结构大而笨重,并且传热面积小,传热效果较差。之后随着机械加工工艺的发展,出现了壳管式换热器,该类型的换热器传热面积较大,尺寸小,且传热效率较高。这种换热器结构简单,直到现在在工业中仍然存在着广泛的应用。20世纪20年代的时候,食品行业出现了板式换热器,采用板来代替管束,换热面积比壳管式换热器更优,结构更加紧凑,属于紧凑型换热器。30年代初期,螺旋板式换热器出现在瑞士,而后在英国出现了板翅式换热器,主要应用于航天科技,到30年代末期,在纸浆生产行业又出现了第一台板壳式换热器[4]。20世纪50年代,工业生产的迅速发展,迫切需要更加紧凑高效的换热器,与此同时材料加工行业也在飞速的发展中,钎焊,冲压,胀管等技术的实现,为换热器的进一步发展提供了推动力,后来相继出现了折流板式,绕管式,板翅式换热器。后来为了增加传热效率,改变管子的结构,将原先的光管改为肋管,内表面进行粗糙加工等方法;改变大套片的结构,在套片上开设三角形小孔增加扰流,改换平翅为波纹翅片等。同时在考虑换热效率时,还综合考虑了压降与换热器工作压力与温度的影响。84808

柴油机中冷器作为换热器的一种,在保证换热效率的同时其对结构的要求越来越高,大量的车用柴油机采用板式散热器提高结构的紧凑型,增加换热效率。对于船用柴油机的中冷器,随着强化换热技术的发展,由最原始的光管相继出现椭圆管、扁管,后来出现各种异型管对换热器的发展具有较大的意义。德国的GEA公司在异型管研发上十分著名[5],因为异型管加工的难度要求相当大成本高,加工过程中需要发生多次的弯折,导致强度得不到保证;并且也板翅之间存在较大的空气间隙,形成不可忽视的接触热阻;在自激振强烈的工作条件下,异型管的强度更加得不到保证。美国的WHT公司主要讲光管改变其结构[5],使之类似于肋片管,采用镍粉及钎焊等方式在管子的内部外部均接有不同形状的低肋片,既可以增加换热面积又能够增加扰流,从而提高换热期数。现在使用的板翅性换热器最早源于二十世纪三十年代,这种换热元件构成的中冷器具有传热效率高、结构紧凑、轻巧牢固、适应性强及经济性好的优点。论文网

随着制造科技的发展,换热元件在我国也从光管发展到异性管,强化传热技术出现于不断深入研究后,逐步出现强化换热管。我国的翅片管主要出现在20

世纪60年代末期,到如今一直应用广泛,特别是在船舶制冷技术上运用很多。螺旋折流板结构,由于折流板曲面不易于加工制造并且成本较高,后来通过改进利用一片片扇形平面板来代替螺旋曲面板[6]。它是利用流体的涡旋流动来强化壳程传热,涡旋流动是按照螺旋角方向的曲线运动,对螺旋角的合理设计可以大大减少壳侧的流体压降。它是弓形折流板换热器的进一步改进,它基本消除了弓形折流板换热器的返混现象与卡门涡接,提高了有效传热温差。在换热条件相同的情况下,该换热器可以减少换热面积30%-40%,同时材料节省20%-30%。折流杆式换热器出现在二十世纪七十年代初期,它是折流板换热器的进一步改进,当初美国菲利普公司是为了减弱天然气流动产生的激振问题[7],将折流板改成杆型结构支撑。研究表明,该型折流板不仅具有传热效率高的特点,并且流体产生振动小,可广泛应用于冷凝和单相沸腾等工况下。后来换热器继续发展,出现了一种外导流筒折流杆换热器,这种结构解决了壳管式换热器折流板附近流动不活跃的缺点,如今所有浮头式换热器均采用这种外导流筒的结构。

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