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1.2高效间壁式热交换器工作原理
高效间壁式换热器的特点是冷，热两流体被一层固体壁面（管或板）隔开，不相混合，通过间壁进行热交换。热交换器是将两种不同性质的热或冷的流体介质， 输送到两个不同界面温度专门板(或管) 的间壁， 通过导热和对流来实现热冷交换的装置。将热流体转换成冷流体以达到降温冷却目的；将冷流体转换为热流体的。其设计选型的主要技术数据进出口端的热交换介质的种类、流量、温度、最大允许压降和操作压力等对应参数。
钎焊板式热交换器实质上由一些压有波纹相互接触的金属板组成，每一块板有四个孔作为流体进口和出口，并通过它得到所需的流程组合。密封片使流体间隔地在各流道中流动，各板被夹紧在一个框内连接起来，可供流体流过。本次实验钎焊板式热交换器（见图1）采用换热面积0.24 m2。
图1 钎焊板式热交换器
螺旋套管式热交换器包括弯制成螺旋盘管状的套管，套管内设置有铜管，铜管布置在螺旋套管内。本实用新型将铜管布置在分隔支撑板上，再将铜管和分隔支撑板一起装入套管内进行折弯，避免了内部的铜管在折弯过程中偏向一侧、或者由于偏折距离过大造成铜管破裂的现象发生；固定在分隔支撑板的铜管在同套管一起折弯时，能确保折弯后的铜管在套管内排列整齐，且与套管平行；由于折弯后的铜管是相互平行的、且铜管之间保持有一定预定间隙，这样就保证了水与铜管表面可进行充分有效的热交换，其热交换效率得到极大的提高。本次实验螺旋套管式热交换器（见图2）采用换热面积0.3m2。
图2 螺旋套管式热交换器
周向重叠螺旋折流板换热器突破了壳层介质流横向垂直和管子相切的传统观念。由若干块壳体横截面的扇形折流板呈螺旋状自进口处向出口处推进，这样介质在整个壳体中连续、平稳、旋转着流动，避免了大角度折返带来的严重压力损失，减少了能耗。同时由于折流板呈螺旋分布使壳体介质流产生旋涡，从圆心到半径方向存在较大速度梯度，这个梯度场能有效的在管子表面产生湍流，使边界减薄，提高膜传热系数。本次实验周向重叠螺旋折流板热交换器（见图）选用换热器壳体内径0.008m，截面积0.000804m2，传热面积0.42 m2，正三角形布管16根。对周向重叠倾斜角为28°（见图3右一）。
图3 周向重叠螺旋折流板热交换器
1.4本课题的目的和意义
近年来随着全球能源形势的日趋紧张，常规能源的日益减少，节能降耗越来越受到人们的重视。节约能源是当今世界的一种重要社会意识，是指尽可能的减少能源的消耗、增加能源利用率的一系列行为。加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，从能源生产到消费的各个环节，降低消耗、减少损失和污染物排放、制止浪费，有效、合理地利用能源。换热器在工业生产中是调节工艺介质温度以满足工艺需求以及回收余热以实现节能降耗的关键设备，其换热性能和动力消耗关系到生产效率和节能降耗水平，其重量和造价决定了整个生产系统的投资。因此，换热器的强化传热、降低流阻以及提高综合性能成为了国内外科研人员和工程技术人员研究的热点。
本课题从实验方面出发，针对三种高效间壁式换热器（螺旋套管式、钎焊板式和周向重叠螺旋折流板热交换器）的性能以及影响其传热性能的多个参数并与传统的弓形折流板换热器或者其他类型的热交换器进行对比分析，并提出周向重叠螺旋折流板热交换器应用前景和改进方向。