固定管板式換熱器開題報告.doc

武漢生物工程學(xué)院畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告題 目 名 稱 固定管板式換熱器的設(shè)計 題 目 類 別 畢業(yè)設(shè)計 系 別 化學(xué)與環(huán)境工程系 專 業(yè) 班 級 09054202 學(xué) 生 姓 名 王康 指 導(dǎo) 教 師 毛會玉/講師 開題報告日期 2012年10月21日 研究現(xiàn)狀：換熱器是將熱流體的部分熱量傳遞給冷流體的設(shè)備，又稱熱交換器。換熱器的應(yīng)用廣泛，日常生活中取暖用的暖氣散熱片、汽輪機裝置中的凝汽器和航天火箭上的油冷卻器等，都是換熱器。它還廣泛應(yīng)用于化工、石油、動力和原子能等工業(yè)部門1。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一2。換熱器在節(jié)能技術(shù)改革中具有的作用表現(xiàn)在兩個方面：一是在生產(chǎn)工藝流程中使用著大量的換熱器的效率顯然可以減少能源的消耗；另一方面，用換熱器來回收工業(yè)余熱，可以顯著提高設(shè)備的熱效率3?；どa(chǎn)離不開化工設(shè)備，化工設(shè)備是化工生產(chǎn)中必不可少的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，是生產(chǎn)力的主要因素，是化工產(chǎn)品質(zhì)量保證體系的重要組成部分4。我國板式換熱器的研究、設(shè)計、制造，開始于六十年代。它的主要功能是保證工藝過程對介質(zhì)所要求的特定溫度，同時也是提高能源利用率的主要設(shè)備之一5。1965年，蘭州石油化工機器廠根據(jù)一些資料設(shè)計、制造了單板換熱器面積為0.52m2的水平平直波紋板片的板式換熱器，這是我國首家生產(chǎn)的板式換熱器，供造紙廠、維尼綸廠等使用。八十年代初期，該廠又引進(jìn)了W.Schmidt公司的板式換熱器制造技術(shù)，增加了板式換熱器的品種。隨著換熱器廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)，誕生了許多新型的換熱器，這使得換熱器相關(guān)技術(shù)也得到不斷提高，傳熱理論不斷完善，換熱器研究、設(shè)計、技術(shù)、制造等技術(shù)不斷發(fā)展，換熱技術(shù)的發(fā)展同時又促進(jìn)了各種新型高效換熱器的不斷發(fā)展6。蘭州石油機械研究所，清華大學(xué)，河北工學(xué)院，天津大學(xué)等多家大學(xué)以及科研機構(gòu)對板式的換熱器進(jìn)行過理論以及實驗的研究并且取得了一系列的成果，進(jìn)入二十一世紀(jì)以來，我國的板式換熱器研究取得了長足的進(jìn)步，在借鑒國外先進(jìn)經(jīng)驗的同時，也逐漸形成了自己的一套設(shè)計開發(fā)模式，與世界領(lǐng)先技術(shù)的差距進(jìn)一步縮小。我國板式換熱器的制造廠家有四五十家、年產(chǎn)各種板式換熱器數(shù)千臺計，但是我國的板式換熱器的應(yīng)用遠(yuǎn)不及國外，這與人們對板式換熱器的了解程度、使用習(xí)慣以及國內(nèi)產(chǎn)品的水平有關(guān)。七十年代，板式換熱器主要應(yīng)用于食品、輕工、機械等部門；八十年代也僅僅是應(yīng)用到民用建筑的集中供熱；八十年代中期開始，在化工工藝流程中較苛刻的場合也出現(xiàn)了板式換熱器的身影。由于人們對板式換熱器工作原理、熱力計算、校驗等不熟悉的原因，使得板式換熱器在開發(fā)到應(yīng)用的時間跨度上，花費了較多的時間。國內(nèi)各研究機構(gòu)和各類院校研究不斷推陳出新，在強化傳熱元件方面華南理工大學(xué)相繼開發(fā)出表面多孔管，螺旋槽管，波紋管，縱橫管等；天津大學(xué)在流路分析法，振動等方面研究成果顯著；清華大學(xué)在板面?zhèn)鳠岱矫嬗猩钊氲难芯?，西安交大在板翅式換熱器研究方面已取得初步成果；重慶建工學(xué)院開發(fā)出翅管換熱器；在液壓脹管方面，江蘇化工學(xué)院開發(fā)出液壓脹管器等。西安交大，蘭州五院，寧夏化工廠合作開發(fā)出螺旋繞管式換熱器，這些技術(shù)成果為國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，為中國煉油，化工工業(yè)的發(fā)展起到了決定作用，也是中國的傳熱技術(shù)水平步入國際先進(jìn)水平。在換熱器中至少要有兩種溫度不同的流體，一種流體溫度較高，放出熱量；另一種流體則溫度較低，吸收熱量。在工程實踐中有時會存在兩種以上流體參見換熱的換熱器，但它的基本原理與前一種情形并無本質(zhì)上的區(qū)別。在化工、石油、動力、制冷、食品等行業(yè)中廣泛使用各種換熱器，且它們在上述這些行業(yè)的通用設(shè)備，并占有十分重要的地位。隨著我國工業(yè)的不斷發(fā)展，對能源利用、開發(fā)和節(jié)約的要求不斷提高，因而對換熱器的要求也日益加強。換熱器的設(shè)計、制造、結(jié)構(gòu)改進(jìn)及傳熱機理的研究十分活躍，一些新型高效換熱器相繼問世。隨著工業(yè)中經(jīng)濟(jì)效益與社會環(huán)境保護(hù)的要求，制造水平的不斷提高，新能源的逐漸開發(fā)，研究手段的日益發(fā)展，各種新思維與新結(jié)構(gòu)的涌現(xiàn)換熱器將朝著更高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的方向發(fā)展7。換熱器在工業(yè)生產(chǎn)中的地位和作用不同，換熱器的類型也多種多樣，不同類型的換熱器各有優(yōu)點，性能各異。在換熱器設(shè)計中，首先應(yīng)根據(jù)工藝要求選擇適用的類型，然后計算換熱所需傳熱面積，并確定換熱器的結(jié)構(gòu)尺寸。研究目的和意義：1 研究目的本課題主要研究的是固定管板式換熱器，查閱換熱器的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分析固定管板式換熱器各部分性能影響，并進(jìn)行了換熱器的熱工計算、結(jié)構(gòu)計算和強度計算8。近年來，隨著制造技術(shù)的進(jìn)步，強化換熱元件的開發(fā)，使得新型高效換熱器的研究有了較大的發(fā)展，根據(jù)不同的工藝條件與工況設(shè)計制造了不同結(jié)構(gòu)形式的新型換熱器，也取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。故我們在選擇換熱設(shè)備時一定要根據(jù)不同的工藝、工況要求選擇。換熱器的作用可以是以熱量交換為目的。在即定的流體之間，在一定時間內(nèi)交換一定數(shù)量的熱量；也可以是以回收熱量為目的，用于余熱利用；也可以是以保證安全為目的，即防止溫度升高而引起壓力升高造成某些設(shè)備被破壞9。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，進(jìn)行著各種不同的熱交換過程，其主要作用是使熱量由溫度較高的流體向溫度較低的流體傳遞，使流體溫度達(dá)到工藝的指標(biāo)，以滿足生產(chǎn)過程的需要。此外，換熱設(shè)備也是回收余熱，廢熱，特別是低品位熱能的有效裝置10。換熱器傳熱與流體流動計算的準(zhǔn)確性，取決于物性模擬的準(zhǔn)確性，因此，物性模擬一直為傳熱界重點研究課題之一，特別是兩相流無形的模擬。兩相流的無形基礎(chǔ)來源于實驗室實際工況的模擬。實驗室模擬實際工況很復(fù)雜，為此，要求物性模擬在試驗手段上更加先進(jìn)，測試的準(zhǔn)確率更高。從而使換熱器計算更精確，材料更節(jié)省。物性模擬將代表換熱器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平。在工業(yè)生產(chǎn)中，換熱器的主要作用是將能量由溫度較高的流體傳遞給溫度較低的流體，是回收余熱、廢熱特別是低位熱能的有效裝置。例如，高爐爐氣（約1500）的余熱，通過余熱鍋爐可生產(chǎn)壓力蒸汽，作為供汽、供熱等的輔助能源從而提高熱能的總利用率，降低燃料消耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。2 研究意義通過本次課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生多方位、綜合地分析考察工程問題并獨立解決工程實際問題的能力。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）資料、文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)的查閱、收集、整理和分析能力。要科學(xué)、合理、有創(chuàng)新地完成一項工程設(shè)計，往往需要各種數(shù)據(jù)和相關(guān)資料。因此，資料、文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)的查找、收集是工程設(shè)計必不可少的基礎(chǔ)工作。（2）工程的設(shè)計計算能力和綜合評價的能力。為了使設(shè)計合理要進(jìn)行大量的工藝計算和設(shè)備設(shè)計計算。本設(shè)計包括熱工計算和冷卻器設(shè)備的結(jié)構(gòu)計算。（3）工程設(shè)計表達(dá)能力。工程設(shè)計完成后，往往要交付他人實施或與他人交流，因此，在工程設(shè)計和完成過程中，都必須將設(shè)計理念、理想、設(shè)計過程和結(jié)果用文字、圖紙和表格的形式表達(dá)出來。只有完整、流暢、正確地表達(dá)出來的工程設(shè)計的內(nèi)容，才可能被他人理解、接受，順利付諸實施。通過本設(shè)計不僅可以進(jìn)一步鞏固學(xué)生所學(xué)的相關(guān)知識，提高學(xué)生學(xué)以致用的綜合能力，尤其對傳熱學(xué)、流體力學(xué)等課程更加熟悉，同時還可以培養(yǎng)學(xué)生尊重科學(xué)、注重實踐和學(xué)習(xí)嚴(yán)謹(jǐn)、作風(fēng)踏實的品格。換熱器是合理利用與節(jié)約現(xiàn)有能源、開發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備。當(dāng)今世界，現(xiàn)有能源主要為煤、石油、天然氣等資源。有限的儲量難以滿足工業(yè)及人們生活日益增長的需要，因此，合理利用現(xiàn)有能源及開發(fā)新能源已成為世界性的研究課題。在生產(chǎn)中大部分燃料釋放的能量是通過換熱設(shè)備傳遞的，換熱器的合理設(shè)計、性能改善將直接關(guān)系著現(xiàn)有能源的合理利用?？晒╅_發(fā)的新能源：核能、太陽能、地?zé)崮艿纫峁┕I(yè)及生活使用，無一不需要大量符合使用要求的各式換熱器。換熱器的正確設(shè)置、合理設(shè)計、性能改善等對能源的有效利用及開發(fā)有著十分重要的意義。換熱器是合理利用與節(jié)約現(xiàn)有能源、開發(fā)新能源的關(guān)鍵設(shè)備。當(dāng)今世界，現(xiàn)有能源主要為煤、石油、天然氣等資源。有限的儲量難以滿足工業(yè)及人們生活日益增長的需要，因此，合理利用現(xiàn)有能源及開發(fā)新能源已成為世界性的研究課題。在生產(chǎn)中大部分燃料釋放的能量是通過換熱設(shè)備傳遞的，換熱器的合理設(shè)計、性能改善將直接關(guān)系著現(xiàn)有能源的合理利用?？晒╅_發(fā)的新能源：核能、太陽能、地?zé)崮艿纫峁┕I(yè)及生活使用，無一不需要大量符合使用要求的各式換熱器。換熱器的正確設(shè)置、合理設(shè)計、性能改善等對能源的有效利用及開發(fā)有著十分重要的意義。研究內(nèi)容（內(nèi)容、結(jié)構(gòu)框架以及重點、難點）：1 研究內(nèi)容（1）設(shè)計方案的選擇（2）設(shè)計計算 計算總傳熱系數(shù) 計算傳熱面積（3）主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計 管徑尺寸和管內(nèi)流速的確定 傳熱面積、管程數(shù)、管數(shù)和殼程數(shù)的確定（4）換熱器核算（5）設(shè)計結(jié)果匯總（6）繪制換熱器簡圖2 結(jié)構(gòu)框架(1)確定設(shè)計方案(2)換熱器的選擇 (3)工藝計算(4)固定管板式換熱器的附屬設(shè)備(5)輔助設(shè)備的選型(6)設(shè)計結(jié)果匯總3 重點難點（1）換熱器傳熱系數(shù)（K）的計算:管、殼程換熱系數(shù)都是以換熱器傳熱系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，若換熱器傳熱系數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)與經(jīng)過理論計算而得到的傳熱系數(shù)相吻合，并且換熱器的主要性能參數(shù)( 如殼、管程的壓力降, 換熱介質(zhì)的出、入口溫度等) 滿足工藝流程條件，說明換熱器的整體設(shè)計是合理的，反之需要重新調(diào)整結(jié)構(gòu)尺寸，重新進(jìn)行設(shè)計計算，直至滿足設(shè)計要求。（2）殼程換熱系數(shù)（h0) 的計算通過對換熱器管程和殼程換系數(shù)的計算，若hi=1.11.2h0，說明換熱器初步結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理的。在此基礎(chǔ)上，對換熱器的管程、殼程壓力降、管壁溫度等進(jìn)行核算，如果滿足設(shè)計要求， 說明換熱器的設(shè)計滿足工藝流程要求；反之，需要重新調(diào)整換熱器的結(jié)構(gòu)，直到滿足換熱器的工藝流程條件。（3）如果換熱器以冷卻為目的熱流體的進(jìn)出口溫度已由工藝條件確定，而冷卻介質(zhì)的出口溫度則需要選擇。若選擇較高的出口溫度，可選小換熱器，但冷卻介質(zhì)的流量要加大；反之要選擇低的出口溫度，冷卻介質(zhì)流量減少了，但要選大的換熱器，因此冷卻介質(zhì)的出口溫度要權(quán)衡二者的投資大小來確定。（4）不潔凈和易結(jié)垢的的液體宜走管程，因管內(nèi)清洗方便；腐蝕性流體宜走管程，以免管束和殼體同時受腐蝕；壓強高的宜走管程，以免殼體承受壓力；飽和蒸汽宜走殼程，因飽和蒸汽比較清潔，對流傳熱系數(shù)與流速無關(guān)而且冷凝液容易排出；被冷卻的流體宜走殼程，便于散熱；若兩流體溫差較大，對于剛性結(jié)構(gòu)的換熱器，宜將對流傳熱系數(shù)大的流體通過殼程，可減少熱應(yīng)力；流量小而粘度大的流體宜走殼程。研究方法、手段：通過自身查找資料文獻(xiàn)，以及問老師，從中獲取了很多信息，然后自己在進(jìn)行了一系列科學(xué)的計算得出了設(shè)計固定管板式換熱器中的一些重要的參數(shù)，將自己的參數(shù)在電腦CAD上面呈現(xiàn)出來，就是自己所設(shè)計的成果了。主要運用的手段都是通過不斷的查找信息獲取的。研究進(jìn)度：2012年9月15日2012年9月25日 查找資料，完成設(shè)計的相關(guān)準(zhǔn)備工作2012年9月26日2012年10月30日 撰寫修改開題報告、文獻(xiàn)綜述2012年11月1日2012年12月1日 確定設(shè)計方案2012年12月2日2013年4月1日 進(jìn)行工藝計算 2013年4月2日2013年4月10日 輔助設(shè)備的選型2013年4月11日2013年5月10日 實習(xí)，撰寫并修改畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯文獻(xiàn)綜述（包括：國內(nèi)外研究理論、研究方法、進(jìn)展情況、存在問題、參考依據(jù)等）1前言用來使熱量從熱流體傳遞到冷流體，以滿足規(guī)定工藝要求的裝置統(tǒng)稱為換熱器。隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，化工、動力機械、原子能工業(yè)，特別是汽車、火車、航空等工業(yè)部門迫切要求高效、輕巧而又緊湊的換熱設(shè)備11，這就促使新結(jié)構(gòu)形式的熱交換設(shè)備的出現(xiàn)和不斷發(fā)展。固定管板式換熱器就是在這種形式下發(fā)展起來的新產(chǎn)品。固定管板式換熱器主要由殼體、換熱管束、管板、前端管箱（又稱頂蓋或封頭）和結(jié)構(gòu)后端結(jié)構(gòu)等部件組成。管束安裝在殼體內(nèi)，兩端固定在管班上。管箱和后端結(jié)構(gòu)等部件組成。管束安裝在殼體內(nèi)，兩端固定在管班上。管箱和后端結(jié)構(gòu)分別與殼體兩端的法蘭用螺栓相連，檢修或清洗時便于拆卸。換熱器設(shè)計的劣勢與殼體兩端的法蘭用螺栓相連，檢修或清洗時便于拆卸。換熱器的設(shè)計優(yōu)劣最終要看是否適用、經(jīng)濟(jì)、安全、運行靈活可靠、檢修清理方便等等。一個傳熱效率高、緊湊。成本低、安全可靠的換熱器的產(chǎn)生，要求在設(shè)計時精心考慮各種問題。準(zhǔn)確的熱力設(shè)計和計算，還要進(jìn)行強度校核和符合要求的工藝制造水平。2 主體2.1管板式換熱器的簡介12管板式換熱器由多片通道板、一片盲板、一片端板和端封及通道密封組成。換熱器的兩端分別是盲板和端板，中間部分則全是通道板，密封分別夾在通道板及端板之間，使之形成了許多隔開的容腔，通道板的四角開有圓孔。允許加熱介質(zhì)和被加熱介質(zhì)在此流過，由于板片是具有特定形狀，周邊及孔的周圍壓有密封墊片槽，所以一種介質(zhì)只能留到隔一個容腔中，而不會留到相鄰的容腔中，這樣就使加熱介質(zhì)和被加熱介質(zhì)充分接觸，從而達(dá)到換熱目的。傳熱部分的人字形波紋板、水平平直波紋板或瘤形板片交成網(wǎng)狀，并形成眾多觸點。幾何形狀復(fù)雜的板間流道斷面使得其具有較高的傳熱系數(shù)，這是因為介質(zhì)經(jīng)過時，流動方向和流動速度在不斷變化，流速最低時還會產(chǎn)生湍流，強化了傳熱效果13。2.2管板式換熱器的特點14（1）傳熱系數(shù)高：由于不同的波紋板相互倒置，構(gòu)成復(fù)雜的流道，使流體在波紋板間流道內(nèi)呈旋轉(zhuǎn)三維流動，能在較低的雷諾數(shù)（一般Re=50200）下產(chǎn)生紊流，所以傳熱系數(shù)高，一般認(rèn)為是管殼式的35倍。（2）對數(shù)平均溫差大，末端溫差?。涸诠軞な綋Q熱器中，兩種流體分別在管程和殼程內(nèi)流動，總體上是錯流流動，對數(shù)平均溫差修正系數(shù)小，而板式換熱器多是并流或逆流流動方式，其修正系數(shù)也通常在0.95左右，此外，冷、熱流體在板式換熱器內(nèi)的流動平行于換熱面、無旁流，因此使得板式換熱器的末端溫差小，對水換熱可低于1，而管殼式換熱器一般為5。（3）占地面積?。喊迨綋Q熱器結(jié)構(gòu)緊湊，單位體積內(nèi)的換熱面積為管殼式的25倍，也不像管殼式那樣要預(yù)留抽出管束的檢修場所，因此實現(xiàn)同樣的換熱量，板式換熱器占地面積約為管殼式換熱器的1/51/10。（4）容易改變換熱面積或流程組合，只要增加或減少幾張板，即可達(dá)到增加或減少換熱面積的目的；改變板片排列或更換幾張板片，即可達(dá)到所要求的流程組合，適應(yīng)新的換熱工況，而管殼式換熱器的傳熱面積幾乎不可能增加15。（5）重量輕：板式換熱器的板片厚度僅為0.40.8mm，而管殼式換熱器的換熱管的厚度為2.02.5mm，管殼式的殼體比板式換熱器的框架重得多，板式換熱器一般只有管殼式重量的1/5左右。（6）價格低：采用相同材料，在相同換熱面積下，板式換熱器價格比管殼式約低40%60%。（7）制作方便：板式換熱器的傳熱板是采用沖壓加工，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，并可大批生產(chǎn)，管殼式換熱器一般采用手工制作。（8）容易清洗：框架式板式換熱器只要松動壓緊螺栓，即可松開板束，卸下板片進(jìn)行機械清洗，這對需要經(jīng)常清洗設(shè)備的換熱過程十分方便。（9）熱損失?。喊迨綋Q熱器只有傳熱板的外殼板暴露在大氣中，因此散熱損失可以忽略不計，也不需要保溫措施。而管殼式換熱器熱損失大，需要隔熱層。（10）容量較小：是管殼式換熱器的10%20%。（11）單位長度的壓力損失大：由于傳熱面之間的間隙較小，傳熱面上有凹凸，因此比傳統(tǒng)的光滑管的壓力損失大。（12）不易結(jié)垢：由于內(nèi)部充分湍動，所以不易結(jié)垢，其結(jié)垢系數(shù)僅為管殼式換熱器的1/31/10。（13）工作壓力不宜過大，介質(zhì)溫度不宜過高，有可能泄露。板式換熱器采用密封墊密封，工作壓力一般不宜超過2.5MPa，介質(zhì)溫度應(yīng)在低于250以下，否則有可能泄露。（14）易堵塞：由于板片間通道很窄，一般只有25mm，當(dāng)換熱介質(zhì)含有較大顆?；蚶w維物質(zhì)時，容易堵塞板間通道。2.3管板式換熱器選型時應(yīng)注意的問題2.3.1 板型選擇板片型式或波紋式應(yīng)根據(jù)換熱場合的實際需要而定。對流量大允許壓降小的情況，應(yīng)選用阻力小的板型，反之選用阻力大的板型。根據(jù)流體壓力和溫度的情況，確定選擇可拆卸式，還是釬焊式。確定板型時不宜選擇單板面積太小的板片，以免板片數(shù)量過多，板間流速偏小，傳熱系數(shù)過低，對較大的換熱器更應(yīng)注意這個問題16。2.3.2 流程和流道的選擇流程指板式換熱器內(nèi)一種介質(zhì)同一流動方向的一組并聯(lián)流道，而流道指板式換熱器內(nèi)，相鄰兩板片組成的介質(zhì)流動通道。一般情況下，將若干個流道按并聯(lián)或串聯(lián)的費那個是連接起來，以形成冷、熱介質(zhì)通道的不同組合17。流程組合形式應(yīng)根據(jù)換熱和流體阻力計算，在滿足工藝條件要求下確定。盡量使冷、熱水流道內(nèi)的對流換熱系數(shù)相等或接近，從而得到最佳的傳熱效果。因為在傳熱表面兩側(cè)對流換熱系數(shù)相等或接近時傳熱系數(shù)獲得較大值。雖然板式換熱器各板間流速不等，但在換熱和流體阻力計算時，仍以平均流速進(jìn)行計算。由于“U”形單流程的接管都固定在壓緊板上，拆裝方便18。2.3.3 壓降校核在板式換熱器的設(shè)計選型使，一般對壓降有一定的要求，所以應(yīng)對其進(jìn)行校核。如果校核壓降超過允許壓降，需重新進(jìn)行設(shè)計選型計算，直到滿足工藝要求為止19。2.4管板式換熱器的現(xiàn)狀國內(nèi)外板式換熱器的發(fā)展是歐美發(fā)達(dá)國家于20世紀(jì)80年代起開始競相開發(fā)、研制各種型式的板式換熱器。其中具有代表性的為法國Packinox公司，該公司于20世紀(jì)80年代首次在催化重整裝置中用一臺大型板式換熱器替代傳統(tǒng)的管殼式換熱器組。20世紀(jì)90年代末期，Packinox公司又將大型板式換熱器用于加氫裝置。該公司的產(chǎn)品得到UOP(美國聯(lián)合油)的認(rèn)證,其產(chǎn)品主要用于的催化重整、芳烴及加氫裝置。而板式換熱器在中國的起步比較晚。1999年蘭州石油機械研究所研制成功大型板式換熱器，該產(chǎn)品(專利號：ZL98249056.9)具有國際先進(jìn)水平、首創(chuàng)獨特結(jié)構(gòu)的全焊式板式換熱器,并已在煉油廠重整裝置，化肥廠水解解吸裝置及集中供熱換熱站等場合得到應(yīng)用20。2.5國內(nèi)管板式換熱器的發(fā)展趨勢近年來，隨著我國石化、鋼鐵等行業(yè)的快速發(fā)展，換熱器的需求水平大幅上漲，但國內(nèi)企業(yè)的供給能力有限，導(dǎo)致?lián)Q熱器行業(yè)呈現(xiàn)供不應(yīng)求的市場狀態(tài)，巨大的供給缺口需要進(jìn)口來彌補。同時，我國出口的換熱器均價平均不到進(jìn)口均價的一半?？梢韵胍?，我國出口的產(chǎn)品多是附加值低的中、低端產(chǎn)品，而進(jìn)口的產(chǎn)品多是附加值高的高端產(chǎn)品。這充分說明我國對高端換熱器產(chǎn)品需求旺盛但供給不足的市場現(xiàn)狀21。作為一個高效緊湊式換熱器，在加熱、冷卻、冷凝、蒸發(fā)和熱回收過程中，除了高溫、高壓和特殊介質(zhì)條件外，板式換熱器均已替代管殼式換熱器。經(jīng)試驗證明在板式換熱器適用范圍內(nèi)，絕大多數(shù)工況時，用不銹鋼板式換熱器比一般碳鋼換熱器投資低，而且可以預(yù)見板式換熱器與管殼式換熱器的競爭會更加激烈。隨著科技的進(jìn)步，板式換熱器也有了飛速發(fā)展。自進(jìn)入21世紀(jì)以來，常規(guī)對稱形、非對稱形，高NTU型（淺密波紋型）、免粘型、板式蒸發(fā)器、板式冷凝器等國外已有的可拆卸板式換熱器均已實現(xiàn)國產(chǎn)化，并成功應(yīng)用于不同領(lǐng)域?？刹鹗桨迨綋Q熱器已成為板式換熱器的潮流，他將朝著大規(guī)格、多品種、系列化、高性能、高可靠性、低成本以及生產(chǎn)企業(yè)的專業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展。未來，隨著國內(nèi)市場的需求和國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展所帶來的良好機遇，以及進(jìn)口產(chǎn)品巨大的可轉(zhuǎn)化性共同預(yù)示著我國板式換熱器行業(yè)良好的發(fā)展前景22。2.6研究意義 目前燃料的能量只有約35%被發(fā)電機組轉(zhuǎn)化為電能，約有30%隨廢氣排出，25%被發(fā)電機冷卻水帶走，通過機身散發(fā)等其它損失約占10%左右，廢氣和換熱器損失的功率比有用功還多23。在我國，目前占燃?xì)獍l(fā)動機燃料近55%熱值的廢氣和冷卻水余熱資源基本上被白白浪費掉，發(fā)動機余熱利用技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用尚處于起步階段，市場前景廣闊24。在西方國家，發(fā)動機余熱80%以上被利用。隨著人民生活質(zhì)量提高，制冷和采暖越來越普及，能源消耗越來越大，同時發(fā)動機余熱資源目前沒有得到綜合利用，燃油、燃?xì)饧半姛徨仩t和中央空調(diào)在廣泛使用，消耗了大量能源。隨著能源供應(yīng)日益緊張，節(jié)能、降耗、提高能源利用率，越來越引起人們重視，余熱利用熱電聯(lián)供已經(jīng)被列入國家“十五”規(guī)劃節(jié)能重點投資領(lǐng)域。發(fā)動機余熱的利用是必然趨勢。凡是需要熱能并且已有機組或燃?xì)赓Y源豐富的地方都可以推廣應(yīng)用，如辦公大樓、賓館、商場的熱電聯(lián)供制冷、供熱系統(tǒng)、聯(lián)合站原油加熱、鉆井隊取暖、加熱設(shè)備、利用廢棄余熱的系統(tǒng)相比燃油、燃?xì)?、電熱鍋爐好中央空調(diào)有以下優(yōu)勢：可以顯著降低運營費用，經(jīng)濟(jì)效率可觀，為用戶提供雙電源供電系統(tǒng)，充分利用油田天然氣資源豐富的優(yōu)勢。發(fā)動機的廢氣余熱利用在我國還有一個新興的科技領(lǐng)域，是發(fā)展的必然趨勢，我們還要不斷學(xué)習(xí)國外在這方面的先進(jìn)技術(shù)，提高水平，多與廣大用戶交流和學(xué)習(xí)，提高余熱利用效率，擴大應(yīng)用范圍，以使其擴展到更寬的領(lǐng)域。板式換熱器可以有效的利用廢氣余熱，以達(dá)到節(jié)能的作用。通過對板式換熱器進(jìn)行合理的參數(shù)選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計：總管數(shù)、程數(shù)、管程總體阻力校核；殼體直徑；結(jié)構(gòu)設(shè)計包括流體壁厚；主要進(jìn)出口管徑的確定包括：冷熱流體的進(jìn)出口管、傳熱計算和壓降計算、流動阻力計算；設(shè)計計算和校核計算。使其能夠最大效率的利用廢氣的熱量，使其熱量轉(zhuǎn)化成動力得以輸出。3 結(jié)語 換熱器是化工、石油、制藥及能源等行業(yè)中應(yīng)用相當(dāng)管飯的單元設(shè)備之一。我國是世界最重要換熱、散熱、冷卻設(shè)備市場，據(jù)統(tǒng)計，在現(xiàn)代化學(xué)工業(yè)中所用換熱器的投資大約占設(shè)備總投資的30%，在煉油廠中換熱器約占全部工藝設(shè)備的40%，海水淡化工藝裝置則幾乎全部是由換熱器組成的。目前世界各國在換熱器理論研究、新技術(shù)和新產(chǎn)品開發(fā)方面已經(jīng)進(jìn)入高層次的探索階段，涉及領(lǐng)域很廣，雖然今年來我國加大了對各種換熱器的研發(fā)，但在一些高校換熱器領(lǐng)域方面與發(fā)達(dá)國家還存在一定差距。因此，我國應(yīng)借鑒國外先進(jìn)換熱技術(shù)，努力趕上國際先進(jìn)水平。總的來說，目前換熱器換熱的研究在理論基礎(chǔ)方面還有待深入，在能源日趨緊張的今天，特別是地下工程，可依據(jù)的換熱器設(shè)計理論系統(tǒng)和