1.1 选题的目的及意义

在石油化工生产过程中，常需要进行加热或冷却，即热量的传递。热量传递的基本方式有热传导、对流换热和辐射换热三种。传热过程是两种或三种基本传热方式的复杂组合。当种流体与另一种流体进行热交换而且不允许混合时，就要求在间壁式热交换器中进行，冷热流体被固体传热面隔开。间壁式热交换器种类很多，如套管换热器、蛇管换热器、管壳式换热器和板式换热器等等。在各种换热器中，由于管壳式换热器单位体积内能够提供较大的传热面积，传热效果比较好，并且适应性较强，制造维护简单，因此是生产上应用最广泛的换热设备。

管壳式换热器虽然是一种普遍化的产品，但是在条件各异的传热工况中，由于其结构的局限性、冷热物流操作条件和物理性质的多变性，以及针对具体工况进行优化设计的手段缺乏，常常使得管壳式换热器在较低的传热效率下运行。随着石油化工和能源工业的迅速发展，各企业节能研究的日益深人，近期发展了许多新的加工工艺技术，例如，利用换热网络夹点技术^[1]，增加工艺物流余热的回收，减少加热或冷却的公用工程负荷的消耗等，已收到很好的效果。但是随之而来的是使热量利用系统变得更加庞大和复杂。由于深度回收热量致使传热网络传热温差大幅度下降，因此造成传热面积急剧增加。为了提高换热器的传热效率，研究强化传热技术势在必行。当前涉及面最广、研究最深的，当属对流强化传热技术。

在对流强化换热技术中，使用较为广泛的工质之一是超临界流体。超临界流体是一种介于气体和液体之间的特殊聚集态的流体,它兼有气体和液体的双重性质和优点。其粘度与常态下的气体相近，而密度却与常态下的液体接近，超临界流体一个重要的特征就是热物性参数随温度变化剧烈,尤其在临界以及拟临界区域,这使得其传热特性呈现出与传统强制对流不一样的特点。

1822年，法国科学家Charles^[2]在进行炮管实验时首次发现并报道了流体的临界现象。1869年，英国科学家Thomas Andrews提出了临界温度和临界压力的概念，并测出了二氧化碳临界点的参数。1879年，英国科学家Hannay和Hogarth研究发现无机盐类能迅速在超临界乙醇中溶解、减压后又能立刻结晶析出，揭示了超临界流体极强的溶解性，引起了科学家们极大的关注，并由此揭了超临外流体应用研究的序幕:随着对超临界流体性质认识的深入，超临界流体萃取技术，超临界水氧化技术，起临界干燥技术、超临界染色技术，超临界流体色谱技术，超临界流体微粒化技术以及超临界流体中的化学反应等高新技术迅速发展，并首先在化工，医学及环保等领域取得了广泛的应用^[3]。