对管壳式换热器传热性能的调查研究摘要管壳式换热器是工业生产中广泛使用的一种换能设备，那么如何强化换热器的传热效果对于节能有着重要的科学意义。本文着重介绍了管壳式换热器壳层强化传热途径以及增强换热性能的方法。关键词：传热；强化传热；节能；换热器ABSTRACTShellandtubeheatexchangerisabroadusedasakindofenergyexchangefacilityinindustry,Sohowtoenhancetheheattransfereffectofheatexchangerhasamostimportantscientificsignificanceforenergysaving.Thisarticlemainlyintroduceswaysofenhancingtheshellheattransferofshellandtubeheatexchangerandthemethodofenhancingtheperformanceofheattransfer.Keywords:heattransfer;enhancingheattransfer;energysaving;heatexchanger一、引言当今世界能源问题日益突出，节能己经成为解决当代能源问题的一个公认的重要途径。上世纪70年代的世界性的经济危机实际上就是能源危机，极大地影响了西方大力依靠石油等能源的发达国家的政治、经济等社会活动。我国的能源资源虽然比较丰富，但也面临着人均能源资源量低、能源资源分布不均匀、能源利用效率低、能源工业装备落后以及环境污染严重等问题。例如，我国的能源终端利用效率仅为33％，比发达国家低10个百分点；单位产品能耗比发达国家高30％～80％，加权平均高约40％；单位国民生产总值能耗是日本的6倍，美国的3倍，韩国的4.5倍[1]。我国能源利用率有待提高，节能潜力巨大。换热器是化工、石油、能源、动力、冶金等工业部门中应用相当广泛的能量交换设备，不仅保证工程设备的正常运转，而且在动力消耗和投资方面在整个工程中占有重要份额。据统计表明，在化学工业中，所用换热器的投资大约占设备总投资的30％左右；在炼油厂中，换热器占全部工艺设备的40％左右；在热电厂中，换热器的投资约占整个电厂总投资的70％左右；海水淡化工艺装置则几乎全部由换热器组成[2]。提高换热器的传热效率，对于提高能量利用率、节能降耗是一种很有效的途径。由于换热器被广泛应用于各行各业，其分类方法也有多种。如：按用途可分为加热器、冷却器、蒸发器；按材质可分为金属的、塑料的、陶瓷的等种类；按照温度状况来分，则可分为温度工况不随时间而变的稳态换热器，以及温度工况随时间而变的非稳态换热器；按冷、热流体流动方向可分为顺流式、逆流式和混流式；按工作原理可分为间壁式、混合式和蓄热式三种，这种分类方法是比较常见的一种方法。管壳式换热器属于间壁式换热器的一种。在各类换热器中，管壳式换热器具有制造方便、成本低廉、换热效率高等优势，而且对其研究也有了很大的发展，所以目前仍是各种能耗工业中应用最普遍的一种。如石油、化工行业中管壳式换热器在各类换热器中所占比例高达70％。因此，研究管壳式换热器的强化传热问题对于提高换热器的传热效率和节能降耗具有重要意义。二、管壳式换热器研究发展状况近几十年来，国内外对管壳式换热器管程、壳程的传热和流动阻力性能都作了大量的研究工作。强化传热的措施可分为两种：主动强化（有源强化）和被动强化（无源强化）。主动强化需要利用外功，被动强化则不需要外功。常见的主动强化方法有：机械方法、表面振动、流体振动、电磁场、引射、虹吸。主动强化技术至今尚未发现其商业价值，因强化设备投资与操作费用大，机理复杂，并伴随有振动和噪声[3]。目前换热器的强化传热技术，一般都属于被动强化。管壳式换热器的强化传热研究可分为两大发展方向：管程强化和壳程强化。近半个世纪以来，国内外对管程强化传热的研究取得了较大的成果，目前已有的管程强化换热技术不下百余种，相比之下，壳程强化传热技术的研究还不够深入，直到20世纪70年代，壳程强化传热技术才逐步开始受到重视，并且在几十年的研究中取得了不错的进展。管程强化的目的是提高换热管一侧的传热效率，主要方法有：如采用新型结构的换热管、采用管内插入物等。就换热管而言，近年来出现了螺旋槽纹管、横槽纹管、内翅片管、单面纵槽管、低螺纹翅片管、薄壁波纹管、表面多孔管等多种形式的强化换热管；管内插入物主要包括纽带、错开纽带、静态混合器、螺...
