1.1 研究背景及意义 换热器是一种在某种传热模式下将热量从一种流体传递到另一种流体的装置[1]。

在工业生产中使用换热器的目的除了有将热量从高温流体传递给低温流体，以满足必要的生产要求之外[2]，还有进行余热回收、提高能源利用率的目的。

换热器是石化工业、冶金工业、能源动力行业、食品工业、制冷工程、建筑工业等许多领域中使用较多并且不可或缺的换热设备，换热器在换热过程中获得的热量或者冷量用于提供给工业实际生产使用，目前已经成为了许多行业中必不可少的一部分因此在工业中占有十分重要的地位。

管壳式换热器作为应用最广泛的换热器，由于其制造方便、结构简单、应用广泛，在设计、制造、安装、维护和管理等方面积累了丰富的经验。

在此基础上，各国形成了自己的标准、规范和规章，以适应各种复杂的工况[3]。

管壳式换热器根据结构的不同可分为固定管板式、U型管式、浮头式和填料式。

固定管板换热器具有结构简单、重量轻、壳程程数相同时管数多的有点以及具有不易清洗和检修的缺点,故适合流经不易结构、不易清洗的流体；U型管换热器在清洗过程中可以取出整个管束，但很难清除管内壁的污垢；浮头式热交换器的管束的热膨胀不受壳体的限制，并且壳体与管束之间的没有因膨胀产生的热应力。

然而,浮动头盖连接到管板的凸缘上，具有相当大的面积,在管束和壳体之间形成具有较小阻力的环形通道,部分流体流过旁路而不参与热量交换；由于填料的密封，填料换热器容易泄漏，安装不便，故不常采用。

然而,由于管壳式换热器的结构优化手段有限，且管壳式换热器在管壳程操作条件下的冷、热流体物理性质复杂，因此管壳式换热器的换热系数往往较低，需要较大的换热面积，占地面积较大，换热器的成本较高[4]。

因此，选择正确的计算方法，对管壳式换热器传热系数进行准确设计具有重要的意义。