【摘要】近年来，换热器得到了快速发展和广泛应用，研究其相关课题有着重要意义。本文首先对相关内容做了概述，分析了换热器的基本特性。在探讨换热器在实际应用中评价的同时，结合相关实践经验，研究了换热器的发展前景，阐述了个人看法。

　　【关键词】换热器；研究；发展；现状

　　一、前言

　　作为一项特殊性较强的设备之一，换热器在实践应用中的关键地位不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对换热器相关问题的掌控力度，从而优化其在应用中的整体效果。本文从概述相关内容着手本课题的研究。

　　二、概述

　　换热器是化学工业中应用相当广泛的单元设备之一。据有关资料统计，换热器在现代化学工业中的投资大约占设备总投资的30%，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的。对国外换热器市场的调查表明，虽然各种板式换热器的竞争力在上升，但管壳式换热器仍占主导地位约64%。新型换热元件与高效换热器开发研究的结果表明，列管式换热器已进入一个新的研究时期，其流体力学性能、换热效率、抗振与防垢效果从理论研究到结构设计等方面也均有了新的进步。目前各国为改善该换热器的传热性能开展了大量的研究，主要包括管程结构和壳程结构强化传热的发展。[1]

　　三、换热器的基本特性

　　1.管壳式换热器

　　管壳式（又称管式、列管式）换热器是典型的间壁式换热器，在换热器产品中占据主导地位。

　　固定管板式换热器：固定管板式换热器主要由外壳、管板、管束、封头等主要部件组成。固定管板式换热器的结构简单、造价低廉、易于制造、管程检修及清洗方便，但壳程清洗困难。

　　浮头式换热器：浮头式换热器一端管板固定在壳体与管箱之间，另一端管板在壳体内可以移动，因此管束和壳体之间不存在温差应力。一般浮头能够拆卸，管束可以抽出和装入。浮头式换热器的结构特点，使其适用在管束和壳体有较大温差的工况，管束和壳体的清洗和检修方便，但结构比较复杂，密封要求也相对较高。

　　“U”型管式换热器：U形管式换热器是将换热管加工成U形，两端固定在同一管板上。由于壳体和换热管分开，换热管可以自由伸缩，因而不存在温差应力。U形管式换热器结构比较简单，清洗方便，但由于换热管加工成不同半径的U形，除*外层U形管损坏后可以更换外，其它U形管损坏只能堵管，而且由于U形管受弯曲半径的限制，管束中心部分存在间隙，介质容易短路，从而影响传热效果。

　　填料函式换热器：填料函式换热器的结构特点与浮头式换热器类似，在浮头与壳体接触面采用填料函式密封结构，使得管束在壳体内能够自由伸缩，不会产生壳壁与管壁热变形差造成的热应力。但其结构较浮头式换热器简单，制造方便，节约材料，造价低廉，清洗维修方便。缺点是填料处易发生泄漏，不适用于易挥发、易燃、易爆、有毒等介质，使用温度也受填料的物性限制。

　　2.板式换热器

　　板式换热器主要有框架式（可拆卸式）和钎焊式两大类。可拆卸板式换热器是一种新型高效换热器，它由冲压成波纹形状的金属薄板叠装而成，利用垫片密封，在板片之间形成介质通道，通过板片进行热量交换。可拆卸板式换热器具有换热效率高、热损失小、结构紧凑、拆卸清洗方便、应用广泛、使用寿命长等特点。可拆卸板式换热器的主要缺点是结构复杂、造价高，流道小、易堵塞。[2]

　　钎焊板式换热器是密封垫板式换热器的升级，它是由首、尾挡板及人字形波状板片组合而成，相邻板片的波纹板角朝向相反，板组件的波峰彼此交叉形成大量的接触点。通过真空钎焊，将钎焊材料熔化与基材形成合金，使板片间的每一个接触点都变成焊接点，这样既增强了换热器的强度，又提高了换热器的换热效率。

　　四、换热器在实际应用中的评价分析

　　1.关于换热器效率

　　换热器效率是衡量实际换热状态与平衡状态的距离，这种平衡只有在换热面积为无穷大时才能够实现。实践已经表明，效率高并不意味着换热性能好，在某一温压工况下换热，换热面积应尽可能小，传热速率尽可能大的换热器其性能才是优越的。目前，国内某些关于换热器热工测试报告对换热器的分析和效率的定义是错误的，作为热交换设备，与一般的热力设备不同，无所谓供给和有效，也无所谓输入和输出，因换热器根据应用场合不同，只能衡量实际换热与理论换热的接近程度，即换热效率，更因为涉及到设备投资，运行经费，水电消耗等诸多问题，所以评价换热器应是一个综合指标，通常比较经济的换热器其效率应在90%左右，否则就造成不必要的浪费。

　　2.关于换热器强化传热

　　为了提高传热效率，通常采用以下几种强化传热方式。一是扩展换热面积，就是在不扩大设备体积的前提下，来提高单位体积换热面积，可以增加一些特殊工艺或构件，如翅片管、波纹管等来达到增大换热面积的目的。二是加大换热器传热温差，就是在冷、热介质进出口温度一定的情况下，通过使冷、热介质逆流流动，来实现改变平均传热温差的目的，还可以扩大冷、热介质进出口温度的差值，以达到*大平均传热温差，这种方法受到设备和工艺等实际条件影响，不是增强换热器传热效果的*主要手段。三是增强传热系数，研究传热强化的核心和关键是提高换热设备的传热系数K。因此在此理论层面上可以认为，传热系数K才是衡量换热器的标志，也是我们进行科研和技改的方向。管壳式换热器中缩小折流板间距也能提高换热系数K，但会使换热器阻力增大，系统动力消耗过大。

　　五、换热器技术的发展前景

　　换热器发展前景的可行性研究报告显示：换热器的所有种类中，管壳式换热器是一个量大而品种繁多的产品，由于国防工业技术的不断发展，换热器操作条件日趋苛刻，迫切需要新的耐磨损、耐腐蚀、高强度材料。钛对海水、氯碱、醋酸等有较好的抗腐蚀能力，如再强化传热，效果将更好，目前一些制造单位已较好的掌握了钛材的加工制造技术。

　　1.整体装置设计的数据库技术

　　传统的整体装置设计任务是由各个部门的工作小组分别对其中的某一项进行设计，并通过设计说明书相互联系来完成的，而*近发展起来用于整体装置设计的数据库技术，可以使这种繁重的任务变得简单起来。通过数据库系统，不同类型的设计应用软件可以有机地形成一个整体，设计者只需通过数据库操作系统向应用软件中输入相关参数，便可得到更多的关于设计任务的数据，并且这些数据可以反馈到数据库中。随着CAD软件包和数据库技术的发展，用于整体装置设计的数据库技术必定会代替手工计算设计方法。[3]

　　2.计算流体力学（CFD）和模型化设计的应用

　　在换热器的热流分析中，引入计算机技术，对换热器中介质的复杂流动过程进行定量的模拟仿真。目前，基于计算机技术的热流分析已经用于自然对流、剥离流、振动流和湍流热传导等的直接模拟仿真，以及对辐射传热、多相流和稠液流的机理仿真模拟等方面。在此基础上，在换热器的模型设计和设计开发中，利用CFD的分析结果和相对应的模型实验数据，使用计算机对换热器进行更为**和细致的

　　六、结束语

　　综上所述，加强对换热器相关问题的研究分析，对于其良好应用效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对换热特性与发展前景的重视程度，并注重其具体应用方案的*优化。

　　参考文献：

　　[1]齐运峰，彭卉，韩晓君，等.化工工艺流程图阀门程序设计[J].工程设计CAD及自动 化.2012（1）：88-89.

　　[2]周玲，刘雪东，李岩，等.双套管双管板换热器流动及传热性能数值模拟[J].化学工程.2013（12）：115-116.

　　[3]刘萌，王德武，赵斌，等.双室双管程蒸发器的平均传热系数[J].化学工程.2014（10）：80-82.

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