文 献 综 述

一、研究背景

我国现在已经进入了全面建设小康社会的重要历史发展阶段，各种能源对于促进我国国民经济的增长和现代社会的可持续发展，对于确保中国的能源供应更加具有不寻常的意义。所以，加大力度进行节省能源和降低能耗的推广是我国推进现代化的主要任务。我国现阶段正处在工业化的快速成长进程中，国民经济的快速成长对于各种能源的需求和其他国家与地区相比要大。按照我国现阶段现代化建设的目标，估计至2020年时，我国的总人口数量将会增加到15亿，到那时的能源利用效率的要求肯定要比现在更为苛刻，如果依据每人消耗大约2吨标准油进行估计，那么所有人口一共需求30亿吨标准油，相当于大约45亿吨的标准煤；即使依据相对保守一点的计算，按照人均消耗2吨标准煤进行估计，也会达到将近30多亿吨标准煤。这样巨大的能源消耗需求，如何才能实现供需之间的平衡，除了国内外努力寻求和开发新能源的方法之外，只能靠节约能源来解决能源消耗的问题^[1]。

经过一阶段的不懈努力，我国不断研究和分析当今能源消耗的现状和国内外的形势，加快能源发展方式的转变，积极调整我国能源的结构，不断鼓励和促进国内节能减排技术的进步，科学地制定”十二五”能源发展规划，提高适应能源变革的能力，创建安全、稳定、经济、洁净的新一代能源结构，如今已经获得了很多收益：(1) 能源持续供应的能力得到了明显提升；(2) 能源的结构得到了持续优化；(3) 能源的科技水平和设备水平均有较大的提高；(4) 能源设备的节能的环保工作不断推进；(5) 与他国进行积极的国际交流和合作；(6) 能源体制的变革取得重大成就；(7) 形成了系统的、科学的能源发展的新思路、新理念；(8) 农村和贫困地区的能源利用和节约有了非常大的进步^[2]。

即使我国如今在节约能源和降低能耗两方面均已有一定突破，也仍然有着众多必须得到重视的能源问题：(1)人均能源拥有量水平低；(2)能源的开发和利用率较低；(3)能源结构的不断转型和变革遇到困难^[3]。我国现阶段的普通能量储藏资源的特点是煤炭多、石油少、天然气储量不足，结构性能源短缺的问题将在一定时期内存在于我国面临的问题中，节能减排始终是我国能源发展的重要任务，其次，节能减排是减少污染的重要解决方法。对于能源消耗量巨大的企业来说，不断推进节约能源是减少生产成本，提高企业效益的主要方法，尤其是在世界经济快速提高的今天，节能降耗更是提高国际竞争力的要求^[4]，所以如何更加有效地节能降耗是我国如今研究的重点任务。

波纹管换热器是一种非常常见的换热设备，长期以来在供热、供水、供电、轻工业、石油化工等工业领域得到了广泛使用 ^[5-7]。现在，能源短缺的危机越来越明显，我国必须在不断开发新型能源的同时进行工业上的余热回收来提高能源的利用率，所以就需要不断加快换热设备的强化换热技术的研究，在显著提高传热量的同时还需要降低换热设备的体积和重量；而且还需要减小换热器中流体流动遇到的阻力，以此来以降低换热设备的动力损失^[8]。波纹管可以对管子两面的流体进行强化换热，管壁被制作成凹凸不平的形式，管的内壁面可以有效地破坏边界层，外壁面可以起到提高换热面积和扰动流体的作用，以此来进行两面强化换热^[9]。因此，如果将波纹管加入到套管式换热器的设计和使用中，就可以有效的实现强化换热，减少能源的消耗，不仅可以帮助企业减少能源耗费的成本，降低废物的排放，还可以对保护自然做出巨大的贡献。

二、波纹套管换热器的强化换热研究

2.1波纹管的结构

波纹管式换热器是近十几年出现的一种比较新的管壳式换热器，它有着许多其他换热器没有的特点，比如传热效率较高、不容易结垢、较强的热补偿性能。常见的波纹管换热器的核心换热元件即波纹管的截面如下图所示^[10]。

波纹管换热器在刚出现的时候就受到了广泛的关注，因此国内的专一些家对其进行了流动以及传热性能的分析和探索^[11-13]，同时国外的专家也有许多较为先进成熟的成果^[14-15]。他们的研究成果都可以说明，波纹管有着很好的增强换热的性能，其增强换热的效果在同样的运行工况下可以高达普通光管的1.5~3倍。

2.2波纹管的研究现状