换热器是将热流体的局部热量传递给冷流体的设备，又称热交流器。换热器是化工、石油、钢铁、汽车、食物及其他良多工业部分的通用设备，在出产中据有首要位置。尤其在化工出产中，换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等，运用甚为普及。

　  近年来，跟着我国石化、钢铁等行业的疾速睁开，换热器的需求程度大幅上涨，但国内企业的供应才干有限，招致换热器行业出现求过于供的市场外形，严厉的供应缺口需求进口来补偿。

  　依据海关的核算，2001～2005年，我国均匀每年从国外进口换热器22.49万台，总金额抵达14.02亿美元。个中，仅2004年一年就进口了34.11万台，算计4.9亿美元。固然，我国的换热器出口数目也不少，但其规划远远小于进口规划(见图1)。2001年，我国换热器的进口数目、金额和均价区分比出口数目、金额和均价多44640台、8021.6万美元、245.72美元/台；但到了2005年，进出口间的差距已扩展到75667台、34517万美元和1347.57美元/台。这阐明，我国换热器市场增进的速度远远跨越了供应增进的速度。还，我国出口的换热器均价均匀不到进口均价的一半，2005年更是降到了25%以下。可以想见，我国出口的产物多是附加值低的中、低端产物，而进口的产物多是附加值高的高端产物。这充沛阐明我国对高端换热器产物需求兴隆但供应缺乏的市场近况。估量“十一五”时期，我国的换热器进口规划还将维持在一个相对较高的程度(约200～300万台之间)，且愈加向高端产物集中。

  　依据中华人民共和国国民经济和社会睁开第十一个五年规划大纲，“十一五”时期我国经济增进将僵持年均7.5%的速度。而石化及钢铁作为支柱型财富，将持续僵持疾速睁开的势头，估量2010年钢铁工业总产值将跨越5000亿元，化工行业总产值将打破4000亿元。这些行业的睁开都将为换热器行业供应愈加宽广的睁开空间。将来，国内市场需求将出现以下特点：对产物质量程度提出了更高的要求，如环保、节能型产物将是往后睁开的重点；要求产物性价比进步；对产物的特征化、多样化的需求趋向凶暴；逐步留心品牌产物的选用；大工程项目喜好大企业或企业集团产物。

 　 国内经济睁开带来的优胜时机，以及进口产物严厉的可转化性一同预示着我国换热器行业优胜的睁开前景。还，行业睁开必需求注重高端产物的研发。先

 1·新型高效换热器简介

    1.1 气动喷涂翅片管换热器

    俄罗斯提出了一种进步老一辈办法,即气动喷涂法,来进步翅片化外表的功用。其本质是采用高速的冷的或略微加温的含微粒的流体给翅片外表喷镀粉末粒子。用该办法不只可喷涂金属还能金属陶瓷搀和物,然后获得各类不合功用的外表。人世在理论中翅片底面的接触阻力是限制管子加装翅片的要素之一。

    为了评价翅片管换热器元件进行了执行钻研。执行是采用在翅片外表喷涂AC-铝,并添加了24A白色电炉氧化铝。将执行所得数据加以整顿,便可评价翅片底面的接触阻力。

    将钻研的翅片的效率与核算数据进行比拟,得出的结论是:气动喷涂翅片的底面的接触阻力对效率无本质性影响。为了证明这一点,又对管子与翅片的过渡区进行了金相构造剖析。对过渡区试片的剖析标明,联接鸿沟的整个长度上无不紧密性的微裂纹。所以,气动喷涂法促进外表与根本互相后果的分支鸿沟的构成,能促进粉末粒子向基体的浸透,这就阐明了附着强度高,有物理接触和金属链构成。因此,气动喷涂法不单可用于成型,还可用来将按粗浅办法制造的翅片固定在热换器管子的外表上,也可用来对粗浅翅片的底面进行增补加固。可以估量,气动喷涂法在紧凑高效的换热器出产中将会获得普及运用[1]。

    1.2 焊接式板式换热器

    用焊接构造替代橡胶垫密封,全焊式和半焊式板式换热器的呈现,消弭了因为垫片资料耐温、耐侵蚀、耐压方面的限制。关于侵蚀介质运用板式换热器,近年来获得很大睁开。德国与日本协作的千代田搀和焊接板式换热器,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。

    美国VICARB公司在1989年开拓COMPBLOC焊接式板式换热器,是一种紧凑、高效、具有专利身手的换热器。如图1所示,这种换热器由焊接板束、钢框和面板等组装而成,是一种四面体构造。板束采用精细压制、主动焊接制造,立柱衬里采用电阻焊接,换热器的“中心”由焊接波纹板板束、立柱衬里和顶部、底部盖板衬里构成,螺栓联接框架由四根立柱和顶部、底部盖板以及4个带有接收的面板构成。其耐压耐温达3.2MPa和300℃,单台F为1.5m2~300m2,单台板片数为25~500,冷热介质错流陈列。因为COM PABLOC焊接板式换热器的传热功用好且运用温度和压力较高,所以可非常经济地用这种换热器替代在赐顾帮衬温度局限内运用的管壳式换热器。用于油气加工工业,可用作原油冷却器、塔顶冷凝器等,还可用于其他多种工业加工历程[2-3]。



    1.3 螺旋折流板换热器

    螺旋折流板换热器(图2)是最新睁开起来的一种管壳式换热器,是由美国ABB公司提出的。在列管换热器中,壳程人世是一个单薄环节。美国ABB公司提出了一种全新方案,采用螺旋状折流板。其根本事理为:将圆截面的特制板装置在“拟螺旋折流系统”中,每块折流板占换热器壳程中横剖面的1/4,其倾角朝向换热器的轴线,即与换热器轴线僵持必然倾斜度。相邻折流板的周边相接,与外圆处成延续螺旋状。每个折流板与壳程流体的活动倾向成必然的角度,使壳程流体做螺旋活动,能增添管板与壳体之间易结垢的死角,然后进步了换热效率。因为介质呈螺旋式活动,在径向发生速度梯度,构成径向湍流,彻底改动了弓形折流板换热器的流体活动方法和流场散布,减薄了传热管外表滞流底层的厚度,进步了传热膜系数,消弭了弓形板的传热死区,使壳程的传热外形大为改善。此外,螺旋折流板构造可以知足的工艺前提很宽,设计方面具有很大的活络性,可针对各类非凡的工艺前提选择****的螺旋角。

            

    1.4 新型麻花管换热器

    瑞典Alares公司开拓了一种扁管换热器,人世称为麻花管换热器。螺旋扁管的制造历程搜罗了“压扁”与“热扭”两个工序。改良后的麻花管换热器同传统的管壳式换热器一样简略,但改良了传热,增添了却垢,真正的逆流,降低了本钱,无振动,节流了空间,无折流元件。因为管子构造一同使管程与壳程还处于螺旋活动,促进了湍流水平。该换热器总传热系数较惯例换热器高40%,而压力降简直相等。组装换热器时也可采用螺旋扁管与光管搀和方法。该换热器严峻依照ASME规范制造,但凡用管壳式换热器和传统安装之处均可用此种换热器替代,它能取得粗浅管壳式换热器和板框式传热设备所取得的****值,估量在化工、石油化工行业中具有广大的运用前景[4]。

    1.5  Hitan绕丝花环换热器

    该型换热器是英国Cal Gavin Ltd公司开拓的一种新产物,采用一种称之为Hitan matrix elements的丝状花内插物,可使流体在低速下发生径向位移和螺旋流相叠加的三维复杂活动,可进步诱发湍流和加强沿温度梯度倾向上的流体扰动,能在不添加阻力的前提下大大进步传热系数。

       
    内插件不只可以促进管内流体构成湍流,还可以扩展传热面积,进步传热效率。那时,管内内插物首假定运用各类金属的条、带、片和丝等绕制或歪曲成螺旋形,如麻花铁、螺旋线、螺旋带及螺旋片等,或冲成带出缺口的刺进带。英国Cal Gavin公司研制出了一种叫Heatex的内插件。这种内插件由一组延长至管壁的圆芯体构成,它可使管侧传热效率进步2~15倍。该公司还开拓了一种叫Hitran的丝网内插件,将这种内插件用于液体工况,可使管壳式换热器管程传热效率进步25倍,用于气体工况,可使赐顾帮衬值进步5倍。还,与正常流速比拟,这种内插件使换热管的防垢才干进步8~10倍。

    2·换热器身手的睁开前景

    2.1 用于全体安装设计的数据库身手传统的全体安装设计义务是由各个部分的义务小组区分对个中的某一项进行设计,并经由设计仿单互相联络来完成的,而比来睁开起来用于全体安装设计的数据库身手,可以使这种深重的义务变得简略起来。经由数据库系统,不合类型的设计运用软件可以有机地构成一个全体,设计者只需经由数据库操作系统向运用软件中输入相关参数,便可获得更多的关于设计义务的数据,而且这些数据可以回响到数据库中。跟着CAD软件包和数据库身手的睁开,用于全体安装设计的数据库身手肯定会替代手工核算设计办法。

    2.2 核算流膂力学(CFD)和模子化设计的运用

    在换热器的热流剖析中,引入核算机身手,对调热器中介质的复杂活动历程进行定量的模仿仿真。那时,基于核算机身手的热流剖析曾经用于天然对流、剥离流、振动流和湍流热传导等的直接模仿仿真,以及对辐射传热、多相流和稠液流的机理仿真模仿等方面。在此根底上,在换热器的模子设计和设计开拓中,运用CFD的剖析后果和相对应的模子执行数据,运用核算机对调热器进行更为准确和细心的设计。

    2.3 换热器强化传热身手的睁开

    以采用强化传热元件和改良换热器构造为主的强化传热身手是一种能明晰改善换热器传热功用的节能身手。依据传热物流前提的不合状况,壳程传热强化的钻研必定与强化传热管的优化组合相联络,这是往后换热器强化传热身手睁开的倾向。

    3· 终了语

    那时,世界列国在换热器理论钻研、新身手和新产物开拓方面曾经进人高条理的寻找阶段,触及局限很广。换热器的新身手获得了合用化,并进一步扩展其合用局限,具有高效、低耗、功用优胜的新型换热器将执交运用,我国应借鉴国外进步老一辈换热器身手,起劲赶上国际进步老一辈程度。