前言：

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备,是在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业普通应用的一种工艺设备。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%~40%。而在目前的工业生产中，使用量最大的是管壳式换热器^[1]。其中，由于没有温差应力、管束可以抽出、具有方便清洗选材范围广、适应性强的优点^[2]，在炼油领域中应用广泛，大约占管壳式换热器总数的70%左右^[3]。随着我国轻重工业的不断发展，对能源利用率和节能的要求不断提高，作为化工过程中热量交换的关键，换热器的性能对于流程的经济性与稳定性都起到极大的影响。

1.换热器的分类

换热器分类可分为四种方式，包括按传热种类分类，按结构分类，按折流板分类以及按板状分类^[4]。其中，按传热方式又可细分为两类，包括无相变传热类的加热器、冷却器以及有相变传热的冷凝器与重沸器。按结构分类可以分为：浮头式换热器、固定管板换热器、填料函式换热器、U型管式换热器等。按折流板分布分类可分为单弓形换热器、双弓形换热器、三弓形换热器、螺旋弓形换热器。按板状分类可分为螺旋板换热器、板式换热器、板翘式换热器、板壳式换热器、板式冷凝器、板式蒸发器、印刷电路板换热器、穿孔板换热器等。

2.国内外换热器发展现状

由于制造工艺和技术水平的限制，早期的结构简单，传热面积小、体积较大、笨重，如蛇管式换热器等。随着制造工艺的发展，传热效果好单位体积传热面积更大的管壳式换热器出现了，并长期以来在工业生产中成为一种典型的换热器。20世纪20年代出现了管板式换热器，由于制造工艺提升及化工工艺所需，20世纪60年代典型换热器得到进一步发展，并与70年代出现了热管式换热器^[5]。

国内目前对于各型换热器的强化换热技术的研究，主要集中在对换热器内流体流态变化以及对各部件的参数优化研究两方面，而对换热器部件参数的主要研究对象就是换热管（板）排列方式（顺排或叉排）、换热管（板）排数、换热管（板）间距大小、肋片布置间距、肋片形状等。通常的研究方法包括：数值模拟计算、实验方法研究、理论研究三类^[6]。

在计算计数值模拟方面，早在90年代出，杨长威 ^[7]、陈维汉^[8]、郑刚^[9]等就通过计算机对设计进行了优化。在设计参数对换热器性能影响的模拟研究方面。黄兴华模拟了不同管型对于蒸发器性能的影响^[10]；邓斌采用湿球温度效率法对蒸发器进行了模拟，并分析了流程布置形式对换热器性能的影响^[11] 。

目前国内对于换热器的研究依然存在许多不足之处。其中包括：换热器换热的理论研究不够完善，对于换热公式推导出的解析解较少，目前大多是通过试验数据分析拟和而成的经验公式；换热的理论体系缺乏系统性，不够完善；因为试验环境，材料，仪器的精度以及试验方法不同，在同一个研究方向的某些问题的研究结论存在的分歧较多，很难形成统一的意见，暂不能形成对实践的可靠指导。

3.国内外换热器发展趋势