文 献 综 述

一、背景

这些年，随着现代工业化的迅猛发展。以能源为中心的环境问题、生态等问题日益严重，世界各国在不停寻找新能源的同时，也更加注重了节能新技术的发展。强化传热技术是重要的一方面。新技术应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节省投资成本和运营成本。由于换热器在化工、动力、石油和原子能等工业部门中的广泛应用。作为石油化工等能源行业中广泛应用的单元设备，换热器因其在换热效率、流体力学性能等方面有着突出的表现而得到越来越多的关注和研究。据相关研究和统计指出，目前石油化工行业的换热器投资占整个设备总投资的35% 左右，我国换热器的产业规模已达 600亿元。近些来，在整个换热器的市场中，各种板式换热器的竞争力逐步提升，然而管壳式换热器依然以 65% 的市场占有率成为换热器市场的绝对主力使得换热器的强化传热技术一直倍受到研究人员的青睐，从而各种研究成果不断涌现出来。

管壳式换热器：是以与外界隔绝的壁面作成传导热量的面的间壁式换热器。管壳式换热器凭借其节约机器成本，设计性能良好，占地面积较小，低碳节能，环保等的特点，在市场得到广泛使用。

本课题研究的是冷却器，管壳式冷却器是管壳式换热器的一种，是化工行业的重要装置，随着其功能的不断扩大和技术的发展，现今，冷却器在其它多个领域也有广泛的应用。在工业生产中，冷却器的作用是将通过高温流体将能量向低温流体传递，使流体的温度降低达到工艺流程指标范围，满足工艺流程的需要。同时冷却器也对余热和废热进行有效的回收利用，以作为生产的能源补充，提高能源利用里，降低能量消耗，有效的降低生产成本，提高经济效益。我国工业的飞速发展，生产规模的不断扩大，冷却器装置也朝着大型化和高性能化发展，冷却器从结构设计到制造生产再到投入使用都提出了更高的要求。管壳式冷却器也称之为列管式冷却器，其具有结构简单、操作方便、可靠性高的特点，以金属作为制造的主要裁量，能够满足高温、高压生产条件下的需要，因此受到行业的广泛认可和推广应用。

然而，其在使用过程中难以避免地出现一些故障，不便于使用。比如：手工焊制管板与列管焊缝腐蚀问题；换热管与折流板连接处缝隙故障；管壳式换热器振动泄漏的问题等等。及时解决与处理换热器发生的故障，保证机器正常的运行，不仅能够节约成本，提升生产效率，还能提高经济效益，对一个行业生存起着至关重要作用。

二、研究现状

20 世纪 60 年代在传热工程方面国际上出现两大研究集团。即 1962 年成立的美国传热研究公司(Heat Transfer Research Ine），简称 HTRI。其在传热机理、测试技术及振动等领域做出巨大贡献。还有1968年成立的英国传热及流动服务公司 (HeatTransfer amp; Fluid Flow Service），即HTFS。此公司针对传热与流体进行了长期研究。国内高校及研究机构取得了丰硕成果。华南理工大学开发出纵横管、螺旋槽管等用于强化传热；清华大学在板片传热方面进行了深入研究；兰州石油机械研究所研制出折流杆换热器、板式换热器等一系列高效换热器。这些成果为中国炼油、化工工业的安全快速发展起到决定作用，也促使我国在传热技术领域迈入国际先进行列。

管壳式换热器的发展脉络就总体上来说主要经过了支承形式的发展、板式支承、折流杆式支承、空心环支承、管子的自支承等传热性能依次加强和压降不断减少的一个发展过程。由此，我们可以看出，随着强化传热理论的不断发展和支承形式、技术之间的强势发展，换热器的传热综合性能获得了突飞猛进的发展。目前，管壳式换热器主要的发展方向就是流体的流动方式逐步的从横向流改变为纵向流。此外，在改变支承结构的基础上，在低雷诺数的条件下，尽可能的提高换热器的性能必将成为管壳式换热器研究的方向。

2.1理论研究