文 献 综 述

1.选题的背景及意义

近年来，随着科技的进步和工业的飞速发展，能源的消耗和需求迅速增长，而地球上的能源是有限的，尤其是最近几年世界上原油、煤炭、天然气等主要能源的价格迅速上涨，都促使着世界各国在寻找新能源的同时，更加注重能源的高效利用，开始着手改善各类耗能设备的性能，更好的利用能源、节约能源[1]。

如何让热交换设备的换热性能得以提高，又不至于增加太多功耗，这是所有能源设备研发者的目标。提高热交换设备的换热性能，不仅有利于提高能源的利用效率，而且可以使换热设备更加小型化，减小占地面积，节省原材料成本。提高热交换设备的换热性能主要有以下两种方式：一种是提高固体壁面与流体间的表面换热系数或扩展表面，比如湍流发生器、插入物等。另一种是在相同的对流条件下提高热交换器的换热性能，如扩大温差等手段。

换热器是实现热量从热流体传递到冷流体的一种特殊设备。它是广泛应用于动力、化工、炼油、原子能、食品、轻工、机械及其他许多工业部门的一种通用设备。需要特别指出的是热交换设备在化工或炼油厂的投资甚至要占总投资的30%～40%。其中30 %为新型热管、各类高效紧凑型热交换器等设备，特别是近年来节能新方法的研发，使得各种类型的热交换器层出不穷，新型螺旋缠绕式换热器（如图1）就是其中之一[2-3]。

图1.螺旋缠绕管式换热器实物图

新型螺旋缠绕式换热器是一种高效紧凑型换热器，具备结构紧凑、换热效率高、单位体积换热面积大、能耗小、结垢倾向低、可承受高压等众多优点[4]。相对于传统换热器系统，螺旋缠绕管式换热器的优势是能够适应不同的热膨胀，系统更加紧凑，相同的换热面积，螺旋缠绕管的排列比横流式换热器的体积小15%。螺旋缠绕管式换热器广泛应用于暖通空调（HAVC）、蒸汽发生器、冷却系统、化学反应混合系统、低温工程、环境工程和生物制药工程等领域[5]。扩展使用新型螺旋缠绕式换热器可以减少设备用地、节约原材料、减少成本，具有很大的市场潜力，对其研究具有重大意义[6-10]。

2.国内外发展及研究现状

2.1国外发展及研究现状

缠绕管式换热器最早是由德国的林德（Linde）公司于1895年制造成功的。林德型换热器是由两个同心管缠绕成的蛇形管，采用管内通入高压热流体，管间流通低压冷流体交错逆流流动的方式运行，但因为在两各通道中流体死区占有优势，所以总的换热效率比较低[11]。