1.1 研究目的和意义

换热器作为一种实现两种或两种以上不同流体之间热量交换的设备，在石油、化工、轻工、食品、城建和海洋工程等行业中使用广泛且普遍。在日常工业生产中，换热器的主要作用是将热量从高温流体通过直接或间接地传递给低温流体，使其中一种流体或两流体能够达到所要求的温度，从而满足生产过程和使用过程中的标准需求。另外，为了响应节能环保的号召，换热器也较多运用在余热回收方面。早期的换热器结构简单、体积庞大且传热面积小、效率低。随着制造技术的发展和对换热工艺的研究和优化，形成了如今被广泛接受的管壳式换热器，因为其内部的主要传热面为一根根换热管，相对于单一体积较大的传热面，换热管结构紧凑且在单位体积内具有较大的传热面积，而且传热效果也较好，方便进行检修和替换，所以是最常被使用的换热器。论文网

随着经济的快速发展和相关技术的不断推陈出新，各种不同种类的换热器在为了满足生产优化的需求下被不断地设计出来，新的结构和新的材料在不断地涌现。新的发展就要有新的制度和标准对其进行规范，对此我国对某些种类的换热器已经建立了标准，形成了体系。如本次设计所参考的国家标准GB151-1999管壳式换热器、GB150.1-2011压力容器等。现如今换热器技术以CFD（计算流体力学技术）、模型化技术、强化传热技术等作为主要发展方向和设计依据。因此在本次对换热器的设计中，能够有足够的参考依据，使得设计的过程和结果更加标准。

最近十几年来，在国家大力号召节能环保的政策下，强化传热技术受到工业界的广泛重视，得到了十分迅速的发展。为了使换热器的性能能够达到适应高温、高压和获得更大的传热效率，换热器出现了多种新的结构和使用了新型材料，譬如麻花扁管换热器、气动喷涂翅片管换热器和HITRAN绕丝花环换热器等。

在本次对换热器进行设计之中，需要考虑传热强化和材料的选择，即通过控制传热面积，减小流动阻力，并在保证正常运行的前提下，节约成本和提高传热效率。

1.2 国内外发展状况

1.2.1 国内现况

1.2.2 国外现况

1.3 换热器的分类及特点

换热器是将热流体的部分热量通过不同的方式传递给冷流体，从而达到热量交换的设备，换热器按热交换原理和方式的不同可分为以下三大类：

1.3.1 混合式换热器（Mixing type heat exchanger）

因其换热原理是使冷、热流体在换热器壳体内通过直接接触、混合进行的热交换，所以又称接触式换热器。这类换热器结构最为简单，且传热面积大，故常用于气体和循环水的冷却。最为常见的混合式换热器就是冷却塔，其换热原理就是被利用过的热水与风扇吹出的空气直接接触，达到自然冷却的效果。

1.3.2 蓄热式换热器（Regenerative heat exchanger）

即在换热器中用蓄热体将冷、热流体隔开，冷、热流体交替流经蓄热体表面，通过热量在蓄热表面的储存和释放从而进行热量交换的换热器。又称为回热式换热器，其中的蓄热体的材料常为多孔的耐火砖或者传热性良好的金属。此类换热器结构紧凑、单位体积传热面大，所以主要用于气体之间的热量交换。常见的蓄热式换热器有空气预热器，通过转子依次将热烟气的余热传递给空气。