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换热器是一种实现物料之间热量传递的节能设备，是在石油、化工、冶金、电力、轻工、食品等行业应用普遍。在炼油、化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%-45%。近年来随着节能技术的发展，换热器的应用领域不断扩大，带来了显著的经济效益[1]。其中管壳式换热器约占换热器总量的70%，作为最常用的一类换热器，特别适合于高温高压的应用场合，并且能够适合各种传热传质过程，最具灵活性。管壳式换热器的强化传热分为管内和管外两方面，其中壳侧流动与换热越来越成为这种换热器革新、完善的重点[2]。上下两段列管式换热器的设计所使用的物料为变换气和半水煤气，为合成氨的主要原材料，所以上下两段列管式换热器是在氮肥厂中使用的。而我国有中小氮肥厂500多家，其化肥总产量占全国化肥产量的一半以上。然而中小氮肥厂又是我国的耗能大户，因此节能降耗成为这些企业的主要问题。换热器是氮肥生产过程中的关键设备，而管壳式换热器由于具有耐高温、高压、处理量大、制造技术成熟等优点，在其中占有重要的地位。目前氮肥厂使用的管壳式换热器，其壳程内部大都采用传统的折流板（单弓形挡板）结构。这种换热器传热效率低，材料及能量消耗大，而且由于抗流体诱导振动能力差，易引起设备的破坏与腐蚀，使用寿命极短。因此对氮肥厂现有的这种换热器进行技术改造并对其实施设备的更新换代，已成为长期从事氮肥工业及换热设备工作者的历史重任。7681
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2 课题研究的意义
2.1 发展管壳式换热器的节能意义
目前在我国石油化工行业中，换热设备投资占设备投资的30%以上，在换热设备中，使用量最大的是管壳式换热器，其中80%以上的管壳式换热器仍采用弓形折流板光管结构，这种结构决定了换热器传热效果差，壳程压降大，与我国正在推行的节能减排政策不相适应。因此提高换热器的效能对化工行业节能减排、提高效益非常重要。换热设备传热过程的强化就是力求使换热设备在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能增多。应用强化传热技术的目的是为了进一步提高换热设备的效率，减少能量传递过程中的损失，更合理更有效地利用能源。提高传热系数、扩大单位传热面积、增大传热温差是强化传热的三种途径，其中提高传热系数是当今强化传热的重点。
换热管强化传热技术，管程的强化传热通常是对光管进行加工得到各种结构的异形管，如螺旋槽纹管、横槽纹管、波纹管、低螺纹翅片管（螺纹管）、螺旋扁管、多孔表面管、针翅管等，通过这些异形管进行传热强化。
壳程强化传热技术在管壳式换热器中，管束支撑结构的主要作用是：支撑管束，使壳程流体产生期望的流型和流速，阻止管子因流体诱导振动而发生失效。因此，管束支撑结构是壳程内的关键部件，直接影响着换热器壳程的流体流动和传热性能。
强化传热对石油化工行业节能有着重大意义。采用各种节能技术的高效换热器不仅能够提高能源效率，而且结构紧凑，可减少金属材料消耗。高效换热器作为一种节能设备得到政府的高度重视，应将换热器的节能技术与企业的应用紧密结合起来，使各种形式的高效换热器得到大面积的推广，把石油化工行业的节能减排工作落到实处[3]。
2.2 高效节能管壳式换热器在氮肥工业中的应用的意义
换热器是氮肥生产过程中的关键设备，而管壳式换热器由于具有耐高温、高压、处理量大、制造技术成熟等优点，在其中占有重要的地位氮肥厂现有的这种换热器进行技术改造并对其实施设备的更新换代，已成为长期从事氮肥工业及换热设备工作者的历史重任。