文 献 综 述

1. 课题的背景和意义

换热器作为传热设备随处可见，在工业中应用非常普遍，特别是在耗能十分大的领域。随着节能技术的飞速发展，换热器的种类开发越来越多[1]。适用于不同介质、工况、温度和压力的换热器，其结构和型式也不相同。按使用目的不同，换热器可分为加热器、冷凝器、蒸发器和再沸器等。由于使用条件和工作环境不同，换热器又有各种各样的形式和结构[1][2]。

U形管式换热器的典型结构是由管板、壳体、管束等零部件组成，重量较轻。在同一直径情况下换热面积最大，结构简单、紧凑，在高温、高压下金属耗量最小。U形管的两端固定在同一块管板上，管子可以自由伸缩。当壳体与U形换热管有温差时，不会产生热应力。其主要缺点是U形管具有一定的弯曲半径，故管板的利用率较差，管内不易清洗，U形管更换困难[2][3]。

自从21世纪以来，各国的换热器水平都有了长足的发展，我国的换热器技术在我国各方面人才的努力下也有了很大提高[4]，本次设计就是在已有的计算基础上进行的，此次设计强调了节能与效率这两大主题[5][6]。

1.1 研究换热器的重要性

在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，简称为换热器。在换热器中至少要有两种温度不同的流体，一种流体温度较高，放出热量；另一种流体则温度较低，吸收热量[6]。在工程实践中有时也会存在两种以上的流体参加换热的换热器，但它的基本原理与前一种情形并无本质上的差别。特别应强调指出的是，此处所讨论的换热器均以传热为其主要过程。有一些工业用设备（例如，锅炉、制冷设备等）均不能认为主要过程是传热[7][8]。

在化工、石油、动力、制冷、食品等行业中，经常可以看到各种换热器，且它们是上述这些行业的通用设备，并占有十分重要的地位。随着我国工业的不断发展，对能源利用、开发和节约的要求不断提高，因此对换热器的要求也日益加强。特别是对换热器的研究必须满足各种特殊情况和苛刻条件的要求，对它的研究就显得更为重要[9][10]。

大致说来，随着换热器在生产中的地位和作用不同，对它的要求也不同。但总的来说均需满足以下一些基本要求：

首先，满足工艺过程的要求。以换热器中应用最为广泛的管壳式换热器为例，其工作压力可以从高真空到80MPa，工作温度可以从#8212;100ordm;C以下到1200ordm;C的高温，这就要求换热器在各种不同的工作条件下，均有较高的换热强度，且应尽量减少热量损失。