【高效换热器与流体诱导振动】
拼译：enhanced heat exchanger and flow induced vibration
是研究与开发国内外最新型的高效节能、具有防止和抗壳程流体诱导振动的管壳式换热器，特别是广泛应用于高科技领域中，对国民经济影响巨大、流体诱导振动破坏现象十分严重的原子能核电站和常规电站中的各种大型热交换器。研究对象包括热网加热器、给水加热器、冷凝器等一批主要的关键换热器；化工、乙烯等石油化工和炼油工业、化肥工业、冷冻制冷和中央空调用各种高温、高压、低温换热器、冷凝器、再沸器和高效余热锅炉；轻工食品工业中投资大、能耗多、寿命短、腐蚀和污垢严重；材耗大的热回收设备及锅炉，特别是许多材料涉及到昂贵的钛材、高镍铬钢等钢材和碳化硅高温陶瓷管材和板材等。
为节约能源和充分利用低品位能源，减少污垢，节约钢材、节约工业冷却用水和降低压降及电耗，当前国内外对各种高效强化传热管，包括强化管内和管外的有相变冷凝和蒸发沸腾，无相变换热等各种管内外翅片管、轧槽管、强化内插件冷凝C管和沸腾E管、T管等，研究进展较快，但因成本较高应用还不十分普及。此外各国在对管束和壳程研究方面也有较大的进展，但其技术仍远远落后于管程的传热强化和单管管外的强化。管束流体流动和流体力学，管束传热和管束两相流、多相流机理十分复杂，它与流体流量、流速、介质物性、管束结构和排列、折流板结构和布置以及管束构件的加工安装精度等有密切关系，难以得到普遍性的规律和机理。至今国内外仍然沿用以单弓型折流板为主的传统结构和计算用关联式。另外，随着强化传热的发展和换热设备的大型化、换热器的操作条件愈来愈苛刻和恶劣、壳程流速愈来愈高，流体诱导振动现象将愈来愈严重。流体诱导振动是20世纪50年代在国外发展起来的边缘学科，因为管束流体诱导振动具有代表性，又是流体振动最复杂的对象之一，很多研究都以管壳式换热器为对象。美国Arggonne国家实验室是世界上主要的流体振动研究基地。换热器流体诱导振动在国内起步才10年，基础研究还不多，应用和开发主要还是局限于以电站换热器为主。1988年和1989年由钱颂文、岑汉钊和吴家声出版的中国第1、2部换热器流体振动专著，使中国流体振动研究跨入了国际行列。高效换热器和流体诱导振动的研究重点是壳程管束问题，主要研究管束的类型、新型高效结构与管束流体流动和传热，研究管束流体诱导振动和振动响应等等。1970年美国菲列浦石油公司开发的新型折流杆管束结构，有效地防止了流体振动破坏，强化了传热，大大降低了管束压降。中国钱颂文、曾文明、马小明等在70年代首先研究了这一技术，于1984年在小化肥气－气变换热器上应用获得成功。现在折流杆换热器已在中国炼油厂普及应用，在采用折流杆换热器的同时，还采用了螺旋槽管、低翅片螺纹管及中国独特的内外导流简结构，大大提高了折流杆技术的优势和可靠性、适用性。折流杆换热器是中国新型高效换热器技术的起始点，它是变通常的以管内外流体错流为主体的混合流为沿管束轴向流动，管内外流体呈全逆流方式的纵向流换热器，流体振动现象和污垢大为改善，其壳程管束流体流动和传热与传统折流板换热器有显著的改变，因此探索折流杆纵向流换热器的机理是研究的主要任务之一。1985～1990年钱颂文、岑汉钊等在此基础上进一步开发了国际空白的双壳程折流杆和有相变的折流杆冷凝器及折流杆再沸器。至此，中国的折流杆换热器技术在某些方面已达到并超过了国外的先进技术，但对于原西德等国推出的纵向流异型孔孔板式换热器，在技术上仍然是个空白。为此，消化吸收和填补理论技术空白就成为掌握国际高科技的重任之一。壳程管束的类型已列入国内外规范中的有许多，包括分流式和全错流式等，其中不少是属于新型高效类型，还有双弓型折流板、局部不布管的异型管束NTIW等，它们都是大流量低压降和防流振型的，在理论上和设计上都属于国际空白。华南理工大学化机系和天津大学化工所及中国石化总公司对此都作了一定的开发和研究，包括管束强化传热、管束流路分析、管束振动等，但仍有待于深入探索和进一步的发展。1200～1600℃高温低压烟气余热的回收是节能的重要方面，碳化硅高温陶瓷换热器的应用为这一领域开辟了新途径。由于高温低品位烟气压头低，其压降要求很严，国内外都采用了管束压降在管壳式换热器中最低的全错式高效管束。华南理工大学钱颂文、岑汉钊等提出了全错流高温管束的辐射－对流传热理论模型和管内内插件辐射－导热－对流耦合强化传热理论模型，并在工业窖炉上试验开发，在技术和理论上有所创新。他们开创的一系列换热器管束理论，填补了国内外管束流体力学和传热以及流体振动技术的空白。高效换热器和流体诱导振动的发展方向是：(1)加速开发和研究新型的异孔型纵向流孔板式折流板换热器的管束结构设计、制造以及流体力学和传热、流体振动理论。(2)开发研讨有相变折流杆换热器。折流杆冷凝器、特别是沸腾折流杆管束乃是中国发展折流杆技术的一大重点，这在国际上还是薄弱环节。炼油厂是主要开发基地，折流杆冷凝器在化肥和制冷行业中将有较大的发展市场。另外，将孔板式和折流杆技术相结合，分别发挥孔板式和折流杆的优势、克服各自的弱点，使折流杆和孔板式换热器能有更广泛的适用场合。(3)低旁流技术一直是国内外所关注的问题，是提高管壳式换热器效率的关键技术之一。将这一技术同时应用于折流杆和孔板式及双弓型等新型换热器中，能有很大的发展前途。【参考文献】：1 钱颂文，吴家声，曾文明．换热器流体诱导振动基础，武汉，华中工学院出版社，1988年，73～75，90～94，215～2292 钱颂文，岑汉钊，曾文明．换热器流体诱导振动．北京：烃加工出版社，1989年，50～79，88～1093 钱颂文．管壳式换热器设计原理．广州：华南理工大学出版社，1990，17～37，232～2744 Au-Yang M K，S S Chen，Flow-induced Vibration，New York：1987，11～18，35～42，170～2935 Lin C W．Application of Modal Analysis to Extreme Loads，New York：ASME，1988，44～496 Tae Rjong Kim，keun bae park，and bongyoo，Proceeding of International Symposium on PVT and Nuclear Code & Standards，Seou，Korea，KSME ASME 1989．4～1～4～97 Song-Jiu Deng，T N Vezirogle．Heat Transfer Enhancement and Energy Consevation，New York：Hemisphere publishing Corporation，1990，151～1588 Xue-Jou Chen，T N Veziroglu，Teen C L．Multiphase FLow and Heat Transfer Second Internationoal Symposium，Volome 2，New York：Hemispere publishing Corporation，1991，862～870，889～8979 Chen Hunggin．Proceeding of International Conference on EE and CE，Guangzhou，China，South China University of Technology，1992，495～501(华南理工大学钱颂文教授撰；岑汉钊审)
结合抑制物