我國(guó)換熱器的技術(shù)及發(fā)展(參考版)
2025-01-03 14:56本頁(yè)面
【正文】 ? 人們想盡各種辦法實(shí)施強(qiáng)化傳熱，歸結(jié)起來(lái)不外乎兩條途徑，即改變傳熱面的形狀和在傳熱面上或傳熱流路徑內(nèi)設(shè)置各種形狀的湍流增進(jìn)器或插入物。其原理是，對(duì)某些不導(dǎo)電液體的表面施以相垂直的電場(chǎng)，使液體表面變得很不穩(wěn)定，借冷凝液表面的張力作用和在靜電場(chǎng)下液膜的不穩(wěn)定現(xiàn)象使液膜厚度減薄，從而強(qiáng)化冷凝傳熱。前者采用各種間斷翅片結(jié)構(gòu)，后者采用泡核沸騰傳熱。狹義的強(qiáng)化傳熱系指提高流體和傳熱面之間的傳熱系數(shù)。數(shù)值模擬技術(shù)在日本換熱器領(lǐng)域的應(yīng)用始于 20世紀(jì) 70年代初。美國(guó) ASHARE協(xié)會(huì)于 1989年成立了研究用 CFD方法預(yù)測(cè)空氣流動(dòng)的研究機(jī)構(gòu)，比較完整的研究了 CFD方法模擬空氣流動(dòng)的相關(guān)問(wèn)題。 ? 美國(guó)是使用 CFD技術(shù)較早的國(guó)家之一。短短的 20 多年內(nèi)， CFD 技術(shù)在換熱器行業(yè)中的研究和應(yīng)用也進(jìn)行地如火如荼。 1933年，英國(guó)人 Thom首次數(shù)值求解了二維粘性流體偏微分方程，標(biāo)志著 CFD的誕生； 1974年，丹麥的 函數(shù)和渦旋公式求解封閉二維流動(dòng)方程，采用 kε流體湍流模型模擬室內(nèi)空氣流動(dòng)情況，首次將 CFD技術(shù)應(yīng)用于換熱器。 CFD可以看做是在流動(dòng)基本方程（質(zhì)量守恒方程、動(dòng)量守恒方程、能量守恒方程）控制下對(duì)流動(dòng)的數(shù)值模擬，是進(jìn)行“三傳” (傳熱、傳質(zhì)、動(dòng)量傳遞 )及燃燒、多相流和化學(xué)反應(yīng)研究的核心和重要技術(shù)，廣泛應(yīng)用于熱能動(dòng)力、航空航天、機(jī)械、土木水利、環(huán)境化工等諸多工程領(lǐng)域。 ? (5)其它問(wèn)題：物性變化的影響、表面選擇方法、如何從結(jié)構(gòu)上保證流體均布、流道如何合理布置以及縱向?qū)嵊绊懙榷喾矫娴膯?wèn)題在設(shè)計(jì)中一直未徹底解決，仍然有待進(jìn)一步研究。 ? (3)伴有相變及兩相流的傳熱及流動(dòng)：相對(duì)于單相流的傳熱與流動(dòng)，這一方面的研究顯得很薄弱，今后仍是重點(diǎn)研究的一個(gè)領(lǐng)域。 ? (1)傳熱、壓降系數(shù)及有關(guān)關(guān)聯(lián)式：目前這些系數(shù)和關(guān)聯(lián)式還不齊備，有許多工業(yè)上用的傳熱表面的數(shù)據(jù)不全或缺少可用的關(guān)聯(lián)式，對(duì)于傳熱單元數(shù) NTU較大的情況，試驗(yàn)技術(shù)有較大的誤差，有待于改進(jìn)，翅片與隔板聯(lián)接的熱阻及其對(duì)整個(gè)傳熱過(guò)程的影響也需要更進(jìn)一步研究。同時(shí)，注重在全行業(yè)加快形成按要素參與分配的激勵(lì)機(jī)制，增強(qiáng)對(duì)創(chuàng)新的激勵(lì)作用，以努力吸引集聚高層次創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，為提高自主創(chuàng)新能力提供強(qiáng)大的動(dòng)力來(lái)源。要從全行業(yè)發(fā)展的大局出發(fā)，創(chuàng)造一種和諧的合作伙伴關(guān)系，營(yíng)造出一個(gè)良好的技術(shù)創(chuàng)新氛圍，實(shí)現(xiàn)科技成果共享，推動(dòng)行業(yè)科技水平的提高，建立具有中國(guó)換熱器特色的技術(shù)創(chuàng)新體系和運(yùn)行機(jī)制。針對(duì)目前現(xiàn)狀，我國(guó)換熱器行業(yè)下一步將著重從兩個(gè)方面加強(qiáng)工作，一是完善并確立一套適合我國(guó)換熱器行業(yè)的科技創(chuàng)新體系和人才激勵(lì)機(jī)制：二是加強(qiáng)對(duì)換熱器的研發(fā)工作，加大對(duì)新材料、新技術(shù)、新工藝的研發(fā)和應(yīng)用力度，以品牌為依托，以產(chǎn)品為重點(diǎn)，提升企業(yè)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力。 ? 目前，我們?cè)谌绾芜M(jìn)一步做大做強(qiáng)品牌，提升產(chǎn)品核心競(jìng)爭(zhēng)力方面還存在明顯不足。中國(guó)換熱器行業(yè)的研發(fā)投入占銷(xiāo)售額的比例僅 1%，低至 2%3%的行業(yè)利潤(rùn)率難以支撐更高的研發(fā)投入，這導(dǎo)致中國(guó)換熱器企業(yè)在基礎(chǔ)技術(shù)和核心技術(shù)領(lǐng)域基本為零，在換熱器核心技術(shù)領(lǐng)域一直受制于人。 我國(guó)換熱器的生產(chǎn)企業(yè)主要集中在中小型企業(yè)。實(shí)際上，多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的創(chuàng)新是通過(guò)從外部購(gòu)置生產(chǎn)設(shè)備，引進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。 、我國(guó)換熱器行業(yè)技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新及投入 獨(dú)立進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)是我國(guó)大中型企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的主要方式。保證裝置低能耗、長(zhǎng)周期運(yùn)行，超聲防垢技術(shù)將得到大力發(fā)展。隨著節(jié)能、增效要求的提高，污垢研究將會(huì)受到國(guó)家的重視和投入。 、控制結(jié)垢及腐蝕的研究 國(guó)內(nèi)污垢數(shù)據(jù)基本上是 20世紀(jì) 60～ 70年代從國(guó)外照搬而來(lái)。 、新材料研究 材料將朝著強(qiáng)度高、制造工藝簡(jiǎn)單、防腐效果好、重量輕的方向發(fā)展。電場(chǎng)動(dòng)力效應(yīng)強(qiáng)化傳熱技術(shù)、添加物強(qiáng)化沸騰傳熱技術(shù)、通入惰性氣體強(qiáng)化傳熱技術(shù)、滴狀冷凝技術(shù)、微生物傳熱技術(shù)、磁場(chǎng)動(dòng)力傳熱技術(shù)將會(huì)在新的世紀(jì)得到研究和發(fā)展。保溫絕熱技術(shù)的發(fā)展，熱量損失將減少到目前的 50％以下。板殼式換熱器、折流桿換熱器、板翅式換熱器、板式空冷器將得到發(fā)展，振動(dòng)損失將逐漸克服，高溫、高壓、安全、可靠的換熱器結(jié)構(gòu)將朝著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、重量輕方向發(fā)展。將會(huì)逐步取代強(qiáng)度試驗(yàn)，擺脫實(shí)驗(yàn)室繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度。在超常規(guī)強(qiáng)度計(jì)算中， 可模擬出應(yīng)力的分布圖，使常規(guī)方法無(wú)法得到的計(jì)算結(jié)果能更方便、快捷、準(zhǔn)確地得到，使換熱器更加安全可靠。物性模擬將代表?yè)Q熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。為此，要求物性模擬在實(shí)驗(yàn)手段上更加先進(jìn)，測(cè)試的準(zhǔn)確率更高。實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際工況很復(fù)雜，準(zhǔn)確性主要體現(xiàn)與實(shí)際工況的差別。因此，物性模擬一直為傳熱界重點(diǎn)研究課題之一，特別是兩相流物性模擬。由于單位換熱管面積增加和傳熱系數(shù)的顯著提高 .故本產(chǎn)品整體設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積重量小，綜合性能優(yōu)良。換熱管通常選用不銹鋼管等，也可根據(jù)介質(zhì)腐蝕情況及具體使用要求選用銅及鈦合金管材等； (3)波紋換熱管自身的性能特點(diǎn)使其能補(bǔ)償殼程與管程之間溫差產(chǎn)生的軸向拉脫力，使殼體省掉了膨脹節(jié)裝置，也所以從結(jié)構(gòu)上避免了介質(zhì)泄漏和介質(zhì)混合現(xiàn)象。 技術(shù)性能的綜合強(qiáng)化：波紋管換熱器的綜合強(qiáng)化是從以下各方面得以保證的 ： (1)根據(jù)設(shè)備運(yùn)行技術(shù)參數(shù)，通過(guò)工藝選型計(jì)算確定本產(chǎn)品的規(guī)格和換熱能力。 波紋換熱管的強(qiáng)度耐壓等性能特點(diǎn)： 波紋換熱管除具有良好的傳熱性能外，還具有如下性能特點(diǎn)： (1)薄壁換熱管成型具有嚴(yán)格的成形工藝和形狀尺寸，它是在無(wú)任何軸向拉 (壓 )、即在自由狀態(tài)下單波自動(dòng)連續(xù)成形，所以其減薄量極小 (遠(yuǎn)小于 10% 壁厚 )，使整體管束具有良好的韌性、剛度和軸向伸縮性能特點(diǎn)，避免了換熱管束在設(shè)備使用過(guò)程中由于振動(dòng)等原因造成的與折流板等部件的碰撞磨損；同時(shí)能夠補(bǔ)償兩換熱介質(zhì)之間的溫差變形。 (2)換熱管的形狀優(yōu)化，在保證 L1/D12條件下， L
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