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上海大有儀器設備有限公司

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國內外換熱器研究現狀、水平和發展趨勢

閱讀:7242      發布時間:2020-4-16
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美國傳熱研究公司(Heat Transfer Research Inc.)即HTRI,是1962年發起組建的一個性、非贏利的合作研究機構,會員數百家,遍及,取得了大量的研究成果,積累了換熱器設計的豐富經驗,在傳熱機理、兩相流、振動、污垢、模擬及測試技術方面作出了巨大貢獻。近年來,該公司在計算機應用軟件開發上發展很快,所開發的網絡優化軟件、各種換熱器工藝設計軟件計算精度準確,不僅節省了人力,提高了效率,而且提高了技術經濟性能。目前國內有近20家成為HTRI會員。

 

英國傳熱及流體服務中心(Heat Transfer and Fluid Flow Service)即HTFS,于1967年成立,隸屬于英國原子能管理局。該中心有會員數百家,長期從事傳熱與流體課題的研究,所積累的經驗和研究成果不僅廣泛用于原子能工業,而且用于一般工業。它大特點是與各大學和企業合作,進行專門的課題研究,研究成果顯著。在傳熱與流體計算上更精確,開發的HTFS、TASC各類換熱器微機計算軟件備受歡迎,國內有30多家企業成為會員。

 

(二)換熱器研究及發展動向

 

1.物性模擬研究

 

換熱器傳熱與流體流動計算的準確性,取決于物性模擬的準確性。因此,物性模擬一直為傳熱界重點研究課題之一,特別是兩相流物性模擬。兩相流的物性基礎來源于實驗室實際工況的模擬,這恰恰是與實際工況差別的體現。實驗室模擬實際工況很復雜,準確性主要體現與實際工況的差別。純組分介質的物性數據基本上準確,但油氣組成物的數據就與實際工況相差較大,特別是帶有固體顆粒的流體模擬更復雜。為此,要求物性模擬在實驗手段上更加先進,測試的準確率更高。從而使換熱器計算更精確,材料更節省。物性模擬將代表換熱器的經濟技術水平。

 

2.分析設計的研究

 

分析設計是近代發展的一門新興學科,美國ANSYS軟件技術一直處于前沿技術,通過分析設計可以得到流體的流動分布場,也可以將溫度場模擬出來,這無疑給流路分析法技術帶來發展,同時也給常規強度計算帶來更準確、更便捷的手段。在超常規強度計算中,可模擬出應力的分布圖,使常規方法無法得到的計算結果能更方便、快捷、準確地得到,使換熱器更加安全可靠。這一技術隨著計算機應用的發展,將帶來技術水平的飛躍。將會逐步取代強度試驗,擺脫實驗室繁重的勞動強度。

 

3.大型化及能耗研究

 

換熱器將隨裝置的大型化而大型化,直徑將超過5m,傳熱面積將達到單位10000m2,緊湊型換熱器將越來越受歡迎。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展,振動損失將逐漸克服,高溫、高壓、安全、可靠的換熱器結構將朝著結構簡單、制造方便、重量輕發展。隨著水資源的緊張,循環水將被新的冷卻介質取代,循環將被新型、高效的空冷器所取代。保溫絕熱技術的發展,熱量損失將減少到目前的50%以下。

 

4.強化技術研究

 

各種新型、高效換熱器逐步取代現有常規產品。電場動力效應強化傳熱技術、添加物強化沸騰傳熱技術、通入惰性氣體強化傳熱技術、滴狀冷凝技術、微生物傳熱技術、磁場動力傳熱技術將會在新的世紀得到研究和發展。同心管換熱器、高溫噴流式換熱器、印刷線路板換熱器、穿孔板換熱器、微尺度換熱器、微通道換熱器、流化床換熱器、新能源換熱器將在工業領域及其它領域得到研究和應用。

 

5.新材料研究

 

材料將朝著強度高、制造工藝簡單、防腐效果好、重量輕的方向發展。隨著稀有金屬價格的下降,鈦、鉭、鋯等稀有金屬使用量將擴大,CrMo鋼材料將實現不預熱和后熱的方向發展。

 

6.控制結垢及腐蝕的研究

 

國內污垢數據基本上是20世紀60~70年代從國外照搬而來。四十年來,污垢研究技術發展緩慢。隨著節能、增效要求的提高,污垢研究將會受到國家的重視和投入。通過對污垢形成的機理、生長速度、影響因素的研究,預測污垢曲線,從而控制結垢,這對傳熱效率的提高將帶來重大的突破。保證裝置低能耗、長周期運行,超聲防垢技術將得到大力發展。

 

腐蝕技術的研究將會有所突破,低成本的防腐涂層特別是金屬防腐鍍層技術將得到發展,電化學防腐技術成為主導。 

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