文 献 综 述

1 概述

换热器在工、农业的各个领域应用十分广泛，在日常生活中换热器也随处可见，是不可或缺的工艺设备之一。因此换热设备的研究备受世界各国政府及研究机构的高度重视，在研究投入大、人力资源配备足的情况下，一批具有代表性的高效换热器和强化传热元件诞生^[1]。随着研究的深入，工业应用取得了令人瞩目的成果，得到了大量的回报，如板翅式换热器、T型翅片式、强化冷凝的螺纹管、锯齿管等都得到了国际传热界专家的首肯，社会效益非常显著，大大缓解了能源紧张的状况^[2]。

国内各研究机构、高等院校对传热理论及高效换热器的研究一直非常重视，走过了从引进、消化、吸收、发展到自主研发的历程。从20世纪到50到60年代的照搬到70年代的消化和吸收，进入80年代，国内出现了自主开发的趋势，很多的强化传热元件被应用到市场，形成第一次传热开发浪潮，到90年代许多的强化传热技术应用于工业生产中，带来了良好的经济效益和社会效益，在90年代大量使用的基础上，积累了宝贵的经验。国内80年代传热技术高潮时的杰出代表有高效冷凝器、双壳程换热器、板壳式换热器、表面蒸发式空冷器、高效冷凝器、高效重沸器、折流杆换热器、新结构高效换热器等一批优良的高效换热器^[3]。

2 换热器

换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，普遍应用在石油、化工、炼金、电力、轻工、食品等行业。在化工、炼油装置中换热设备占设备数量的40%左右，占总投资的30%到50%^[4]。近年来随着节能技术的发展，应用领域不断扩大，利用换热器回收热量带来了显著地经济效益。目前，在换热器中，管壳式换热器是使用量最大的换热设备^[5]。管壳式换热器按用途分为有相变传热的换热器和无相变的冷凝器和重沸器^[6]。换热器在电力中起着重要的作用。按照传统方式的不同，换热设备可分为三类^[7]：

1）混合式换热器

利用冷、热流体直接能与混合的作用进行热量的交换这类交换器的结构简单、但价便宜、常做成塔状。两种容许完全混合且不同温度的介质，在直接接触的过程中完成其热量的传递。例如：冷水塔（凉水塔）、造粒塔、气流干燥装置、流化床等。

2）蓄热式换热器

在这类换热器中，能量传递是通过格子砖或填料等蓄热体来完成的。首先让热流体通过，把热量积蓄在蓄热体中，然后再让冷流体通过，把热量带走。由于两种流体交变转换输入，因此不可避免的存在着一小部分流体相互掺和的现象，造成流体的”污染”。
蓄热式换热器结构紧凑、价格便宜、单位体积传热面大，故较适用于气#8212;#8212;气热交换的场合^[8]。主要用于石油化工生产中的原料气转化和空气余热^[9]。回转蓄热式换热器的结构特点是实现连续操作，换热器中的蓄热体一般采用成型板片或金属丝网组装的扇形柜内，其外部由金属壳体密封，并以每分1～4转得慢速转动进行连续换热。
3）间壁式换热器

所谓间壁式换热器，是指两种不同温度的流体在固定的壁面（称为传热面）相隔的空间里流动，通过璧面得导热和壁表面的对流换热进行热量的传递。参加换热的流体不会混合，传递过程连续而稳定地进行。间壁式换热器的传热面大多采用导热性能良好的金属制造。在某些场合由于防腐的需要，也有用非金属（如石墨，聚四乙烯等）制造的。这是工业制造最为广泛应用的一类换热器。冷、热流体被一固体壁面隔开通过璧面进行传热^[10]。