华南理工大学、大连理工大学等高等院校与科研单位,也对板式换热器的换热、流体阻力理论或者工程应用方面作了很多有益的工作。
国内的各个研究机构、高等院校对于传热理论及高效换热器的研究一直非常重视,走过了从引进、消化、吸收、发展到自主开发的整个历程。从20世纪50至60年代的照搬发展到70年代的消化吸收,再进入80年代以来国内接着又出现了自主开发传热技术的新趋势,大量的强化传热元件被推向市场,形成了第一次传热开发浪潮。到了90年代中期,大量的强化传热技术应用在工业装置中,带来了良好的社会效益与经济效益。近几年国内应用的强化传热技术基本上是在80年代中期开发的,由于国内市场比较大,使用者多不了解,认为很多技术都是新开发的。在90年代大量应用的基础之上,积累了大量的经验,预计在今后的几年将会再掀起一次传热技术开发的高潮[6]。
计算机应用的普及很大程度提高了工作效率,工艺设计水平随之提高。HTFS与HTRI软件技术的引进,缩短了国际之间传热技术水平的差距。换热流程优化软件与物性模拟软件的引进使得装置的热强度有了飞跃性的提高,已经从单套装置的热强度20MJ/m2h提高到了25MJ/m2h以上,个别己达到30M/m2h了以上。国内像SW6,Lansys强度软件以及新的强化传热技术软件包的开发为上述提供了十分可靠的保证,目前国内己基本形成自己独特的传热技术软件包而且具有开发能力,这些将在未来的十年内使中国步入HTFS与HTRI等具有国际公认水平的技术领域。
近年来国内在节能、增效等这些方面改进了换热器性能,在提高传热效率、减少传热面积、降低压降、提高装置热强度等方面研究取得了显著可观的成绩。流程优化软件技术的发展带来了换热器应用的增多。[7]在20世纪80年代常减压装置的换热器用量在70台左右,90年代换热器用量达到90至100台,90年代末至今己超过了140台。换热器的大量使用有效地提高了能源的利用率,使得企业成本降低,效益显著提高。
数据显示2010年中国换热器的产业市场规模在500亿元左右,主要集中在石油、化工、冶金、电力、船舶、机械、集中供暖、制冷空调、制药、食品等领域。其中,石油化工领域仍然是换热器产业最大的市场,其市场规模为150亿元;电力冶金领域换热器的市场规模在80亿元左右;船舶工业换热器的市场规模在40亿元以上;机械工业换热器市场的规模约为40亿元;集中供暖行业换热器的市场规模超过30亿元,食品工业也有将近30亿元的市场。另外,航天飞行器、核电常规岛核岛、半导体器件、太阳能光伏发电多晶硅、风力发电机组生产等领域都需要大量的专业换热器,这些市场大约有130亿元的规模。[8]
国内换热器行业在节能增效、减少传热面积、提高传热效率、降低压降、提高装置热强度等方面研究取得了显著成绩。基于石油、化工、冶金、电力、船舶、机械、制药、食品等行业对换热器稳定的需求增长,我国的换热器行业在未来一段时期内将保持稳定的增长,2011年至2020年期间,我国的换热器产业将保持年均在10-15%左右的速度增长,到2020年我国的换热器行业规模有望达到1500亿元。
1.1.2 管壳式换热器换热器的分类及其特点
管壳式换热器的应用已经有十分悠久的历史。管壳式换热器是一种传统的标准换热设备,广泛应用在化工、石油、制冷、核能和动力等工业。因为世界性的能源危机,工业生产中对于换热器的需求量越来越多,对与换热器的质量要求也越来越高。在近代的许多化工过程中,比如裂解、合成和聚合等,大部分都要求在高温高压下进行,有的压力甚至高达250 MPa,温度则高达7500C,有腐蚀的情况下,实现换热更困难。而管壳式结构具有选材范围广、换热表面清洗十分方便、适应性强、处理能力大、能承受高温和高压等特点。一方面,伴随着现代化工厂生产规模的越来越大,换热设备也相应地向大型化方向开始发展,以降低动力消耗和金属消耗;而另一方面,随着精细化工的迅速崛起,换热设备也有了向小而精方向发展的趋势[9]。管壳式结构的换热器能满足这样的要求。
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