步取代管壳式换热器。
总之，为了适应工艺发展的需要，今后在强化传热过程和换热设备方面，还将继续探 索新的途径。
强化传热技术
所谓提高换热器性能，就是提高其传热性能。狭义的强化传热系指提高流体和传热面
之间的传热系数。其主要方法归结为下述两个原理，即使温度边界层减薄和调换传热面附
近的流体，前者采用各种间断翅片结构，后者采用泡核沸腾传热[2]。最近还兴起一种EHD
花管(Twisted Tube)，这原是瑞士的Allares公司技术，后经布朗公司(Brown Fin tube,Ltd.)改进，是一种高效换热元件[4]。用于有相变强化传热的强化沸腾传热管有:烧结多孔 表面管、机械加工的多孔表面管(如日本的Themoexcel2E管)、电腐蚀加工的多孔表面管
[5]、T型翅片管、ECR4(管和Tube2B型管。从所报导数据来看，在整体低肋管上切纵槽后
当前换热器发展的基本趋势是：继续提高设备的传热效率，促进设备结构的紧凑性， 加强生产制造的标准化系列化和专业化， 并在广泛的范围内继续向大型化的方向发展。 各 种新型高效紧凑式换热器的应用范围将得到进一步扩大。 在压力、温度和流量的许可范围 内，尤其是处理强腐蚀性介质而需要使用贵重金属材料的场合下， 新型紧凑式换热器将进
流路湍流增进器与管内插入物
增进器是在传热面附近设置一个小物体(不一定与传热面相连接)，它可以是各种形状 和型式，最常见的是在传热面上等距离设置突起物，通过搅乱流动来达到强化传热的目的［14］。管内插入物有：扭带(Turbu lators)、螺旋片、螺旋线圈(Spirele Elements)和静态 混合器(Ke nics Mixers)。它们适合于强化管内单相流体传热，尤其对强化气体、低雷诺 数或高粘度流体传热更为有效［9］。最近，国外又开发出一种称之为H itran Matrix Elements
右，检修工作量可达总检修工作量的60%以上。由此可见，换热器在化工生产中的应用是
十分广泛的，任何化工生产工艺几乎都离不开它。在其他方面如动力、原子能、冶金、轻 工、制造、食品、交通、家电等行业也有着广泛的应用。
70年代的世界能源危机，有力地促进了传热强化技术的发展，为了节能降耗，提的发展和换热器性能的要求也就更高[2]。所以，这些
再滚压成型的Tube2B型管似乎有较高的传热性能，它可能符合薄液膜面积较大，隧道与 外界液体相通，因而有利于蒸汽流出和液体吸入等要求[6]。俄罗斯也开发出一种称之为“变 形翅片管”[7]的传热管，可用于空分装置的冷凝2蒸发器[8]。用于强化冷凝传热的传热管 有:纵槽管、低螺纹翅片管、锯齿形翅片管(ST管)和径向辐射肋管式翅片管(R管)等。近 年来，Hamon2L ummi公司又新推出一种SRC翅片管(SRC Fin Tube)⑶，用于冷凝传热。 内翅片管与横槽管和螺旋槽管一样， 不但可用于单相对流传热， 也可有效地用于强化管内 流动沸腾传热[9]。而横槽管和螺旋槽管不但能强化管内传热，同时杆(Rod Baffles)、窗 口不排管(NTIW)和波网(Nest)等新壳程结构[10]。随后有人设还能强化管外传热。外翅片管 可以利用液体表面张力减薄冷凝液膜厚度以强化传热， 这一发现大大促进了新型翅片管的 研究开发。人们用不同金属制造不同形状的翅片管，其翅片形状有:三角肋三角槽、梯形
116〜212倍，在相同的传热面积下，能够完成相当于光管168%-200%的传热负荷。ISF
管的强化传热作用主要是内表面和二次流的增加所致。 可用于干式蒸发器， 与目前制冷行 业通用的星形内肋管蒸发器相比， 质量可以减轻近50%。截面管也是近年来国外研究开发
的强化传热元件，可分为蛋形管、豆状管和菱形管，统称为异形管。实验证明，此类管件 与光圆管相比，具有显著的强化传热效果。
肋三角槽、梯形肋梯形槽、三角肋梯形槽和Wolverine Tube2C管等。翅片密度在50〜3000
个翅片，与光管相比， 给热系数可提高1〜12倍[11]。俄罗斯还介绍了1种空冷器用的轧制 翅片管，为双金属管， 每隔1个翅片有切口， 用以强化传热[12]。俄罗斯还有1种金属丝缠 绕的绕丝翅片管[14]和气动喷涂翅片管[13]。内螺旋翅片管(NL管)是美国新开发的1种高效 强化管内相变传热元件， 根据翅片形状不同， 可分为三角肋、梯形肋和矩形肋等， 用于沸 腾传热。内波纹螺纹管在湍流时可使对流传热系数增加1倍多。多头内螺纹管(ISF管)也 是一种高效强化传热管，具有较好的强化管内沸腾传热的性能，传热膜系数为光管的
年来，换热器的开发与研究成为人们关注的课题，最近，随着工艺装置的大型化和高效率 化，换热器也趋于大型化，向低温差设计和低压力损失设计的方向发展。同时，对其一方 面要求成本适宜，另一方面要求高精度的设计技术。当今换热器技术的发展以
CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发等 形成了一个高技术体系[3]。
第一章 换热器简介及发展趋势
概述
在化工生产中，为了工艺流程的需要，常常把低温流体加热或把高温流体冷却，把液
态汽化或把蒸汽冷凝程液体，这些工艺过程都是通过热量传递来实现的。进行热量传递的 设备称为换热设备或换热器。换热器是通用的一种工艺设备，他不仅可以单独使用，同时 又是很多化工装置的组成部分。
在化工厂中，换热器的投资约占总投资的10%——20%，质量约为设备总质量的40%左
强化冷凝传热。其所需电场耗用的电力很小。人们想尽各种办法实施强化传热，归结起来 不外乎两条途径，即改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各种形状的湍流 增进器或插入物。
传热面形状的改变
改变传热面形状的方法有多种，其中用于无相变强化传热的有:横槽管、螺旋槽管(S
管)和缩放管。新近又开发出偏置折边翅片管(一种间断翅片管)和螺旋扁管，后者也叫麻
技术，即电气流体力学技术，又称为电场强化冷凝传热技术，进一步强化了对流、冷凝和 沸腾传热， 特别适用于强化冷凝传热，并适用于低传热性介质的冷凝，因而引起人们的 普遍关注[3]。其原理是，对某些不导电液体的表面施以相垂直的电场，使液体表面变得很 不稳定，借冷凝液表面的张力作用和在静电场下液膜的不稳定现象使液膜厚度减薄，从而