紧凑高温换热器设计文献综述

 2022-11-28 17:32:03

摘要:紧凑高效换热器具有传热系数大,推动力大,体积小等特点,是工程上的一个重要应用,本文简单阐述了换热器的研究背景,介绍了关于换热器在国内外的研究现状和进展,以及对换热器的分类作了简单阐述。结合研究方向,对紧凑高温换热器的研究,简单讲述了此次设计的研究路线及研究意义。

关键词:紧凑高温换热器,研究现状

一.研究背景

换热器一种进行热量交换的工艺设备, 是炼油、化工行业中主要的工艺设备之一,广泛应用于动力、冶金、原子能、造船、食品、制冷、建筑、电子、航空等工业部门中【1】。随着能源的日益短缺,对换热技术的发展和换热器性能的要求也越来越高。所以,换热器的设计制造,结构改进,以及传热机理的试验研究十分重要。自上世纪七十年代能源危机以来,寻找新的能源和节约能源的途径已变得十分重要,而各种高性能换热器及换热元件对提高能源的利用率具有重要的作用。当前换热器发展的基本方向是继续提高设备的热效率、改进设备结构的紧凑性,加速生产制造的标准化、系列化和专门化,并广泛的范围内继续向大型化的方向发展【2】

近年来,对换热器的研究正在如火如荼的进行,换热器的种类按操作过程的不同,可以将其分为间壁式、混合式及蓄热式。按表面的紧凑程度可分为紧凑式换热器和非紧凑式换热器,在工程技术领域,常以单位体积内所包含的换热面积作为衡量换热器紧凑程度的指标,并把这一指标大于700m2/m3的换热器称为紧凑式换热器【3】。而紧凑式换热器的性能具有以下三个优点:(1)结构设计能诱使流体产生湍流流动以获得高传热系数;(2)阻止污垢形成;(3)流程设计使冷热流体间温差推动力达到最大值。因此,对紧凑式换热器的研究颇为重要。应用较广的有套管式换热器、管壳式换热器、板式换热器以及板翅式换热器等。

二.国内外研究现状

能源的短缺使得各国纷纷寻求新型能源和节约能源的途径,高效的换热器对提高能源利用率有重大作用。

LNG紧凑高效换热器是FLNG/FSRU装置的核心装备,这种微通道换热器的设计、制造、维护成套技术被英国Heatric公司、美国VPE公司以及瑞典Alfa Laval 公司等企业所垄断【4】。国内江苏科技大学采用增材制造技术研发紧凑高效换热器芯体,上海利策科技股份有限公司采用化学蚀刻和扩散焊工艺完成了小型工程样机研制。

2.1管壳式换热器

1974年前苏联首先提出横纹管,它是一种用普通圆管作毛胚,在管外壁经简单滚轧出与轴线垂直的凹槽,同时在管内形成一圈突起的环肋。流体流经横纹管环槽处能频频发生边界层分离而产生轴向旋涡,强化了流体湍流,旋涡不断生成,保持了连续而稳定的强化作用。

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