我国换热器的技术及发展.ppt

我国换热器的 技术及发展 杭州杭氧换热设备有限公司 冯苗根 2011.4. 目录 1.我国换热器技术发展概述 2.我国换热器技术存在的问题 3.间壁式换热器简介 4.我国换热器产品发展趋势 5.新型换热器的技术研究及其应用 6.我国换热器行业技术研发能力 7.我国换热器行业提升技术竞争力的策略 8.换热器行业技术研发方向及进展 1、我国换热器技术发展概述 换热器作为一种传热设备，被广泛地应用于炼油 、化工、轻工、油田输油加热、城市的集中供暖 等领域。特别是由于世界各国对能源危机的逐渐 认识，所以，对换热器的设计、制造、结构改进 及传热机理的研究从未间断过，各国科技工作者 纷纷寻找节约能源的途径，其中换热器以及换热 元件的研究、开发越来越受到人们的重视。尤其 是电子计算机的应用，不仅节省了大量的人力、 物力，提高了效率，而且可以进行最优设计与控 制，使其达到最佳技术经济性能。 随着科学技术的不断发展，适用于各种工 况的不同结构的换热器应运而生。而在换 热设备中应用最为广泛的是管壳式换热器 ，它比较容易清洗，易损件容易更换，特 别的结构型式允许这种换热器满足几乎所 有的场合，包括特别低和特别高的压力和 温度、大的温差、蒸发与凝结以及严重污 染和具有腐蚀性流体的情况。然而，这种 换热器传热系数较低，因而决定了其体积 大。同时，这种换热器易结垢，清洗、维 护工作量较大。 近年来，由于铝及铝合金钎焊技术的不断 完善，促使另一种高效紧凑式的新型换热 器，即板翅式换热器得到广泛地应用。但 也具有自身的局限性，不能用于大流量、 高温高压以及有严重污垢和腐蚀的场合， 因而在石油、化工等重要领域的应用还很 少。最近，热管技术的不断完善，使得热 管换热器在工业生产上的应用得到迅猛发 展，然而其制造工艺比较复杂，因而在一 定程度上限制了它在工业领域的大量应用 。 2、我国换热器技术存在的问题 2.1、工艺选型水平低 (1)工艺选型水平偏低：由于计算选型的经验较少，因而造 成产品的选型计算不合理，安全裕量往往过大或过小，使 产品不能运行在最佳状态，造成使用效果不理想，导致有 些领域用户对产品的质量产生怀疑，应用范围受到限制。 (2)缺乏先进的计算选型软件：国内近一半的企业已使用软 件进行选型，但绝大多数仅限于单一介质的工况，对于一 些存在相变或特殊介质的工况只能凭经验估算，缺乏先进 的设计计算方法、软件及配套的数据库。 2.2、不重视试验研究 换热器综合性能的好坏以及设计、制造的产品能 否适合用户工况的要求，其基本依据就是试验测 定的准数方程式。每种型式的产品应进行热工性 能和流体阻力特性测定。但国内企业普遍不重视 试验研究工作，部分企业迫于项目招投标的要求 ，对产品进行热工测试，但并未对试验数据及准 则方程式进行分析或有效利用 国外知名企业如 ALFA LAVAL、APV、GEA等公 司，均设有专门的产品研发中心，每年投入销售 额 2%3%的费用于对现有产品的完善以及对新 产品的试验研究。 2.3、创新能力低 (1)自主开发能力差，低水平重复生产，抄袭模仿严重 部分企业不设技术部门或无技术人员。板型设计水平低 ，没有掌握板型设计的核心技术，多为模仿或抄袭。大 部分企业产品的开发仅局限于框架设计，能够从事产品开 发及模具设计的技术人员太少，高水平的研发人才更为稀 缺 (2)科研费用投入少：由于换热器生产设备简单、投资小 ，因此生产企业很多且企业规模过小，企业间多为低水平 、低价格的恶性竞争，从而造成了整个行业科研投入严重 不足，不仅影响新产品的开发，而且导致技术人员不能稳 定地从事换热器的设计开发工作，这也是高水平研发人才 稀缺的根本原因。 3、间壁式换热器简介 3.1、夹套式换热器 。 夹套式换热器结构简单：即在容器的外部筒体部分焊接或 安装一夹套层，在夹套与器壁之间形成密闭的空间，成为 一种流体的通道。 夹套式换热器主要用于反应器的加热或冷却。当蒸气进行 加热时，蒸气由上部接管进入夹套，冷凝水由下部接管排 出。如用冷却水进行冷却时，则由夹套下部接管进入，而 由上部接管流出。由于夹套内部清洗比较困难，故一般用 不易产生垢层的水蒸气、冷却水等作为载热体。 这种换热器的传热系数较小，传热面又受到容器冷凝液的 限制，因此适用于传热量不大的场合。为了提高其传热性 能，可在容器内安装搅拌器，使容器内金属转子流量计作 强制对流。为了弥补传热面积的不足，还可在容器内加设 蛇管等。当夹套内通冷却水时，可在夹套内加设挡板，这 样既可使冷却水流向一定，又可使流速增大，以提高对流 传热系数 3.2、沉浸式蛇管换热器 蛇管多以金属管子弯绕而成，或由弯头、管件和 直管连接组成，也可制成适合不同设备形状要求的 蛇管。使用时沉浸在盛有被加热或被冷却介质的容 器中，两种流体分别在管内、外进行换热。 它的特点：结构简单，造价低廉，操作敏感性较 小，管子可承受较大的流体介质压力。但是，由于 管外流体的流速很小，因而传热系数小，传热效率 低，需要的传热面积大，设备显 得笨重。沉浸式蛇 管换热器常用于高压流体的冷却，以及反应器的传 热元件。 3.3、喷淋式蛇管换热 器 将蛇管成排的固定在钢架上，被冷却的流 体在管内流动，冷却水由管排上方的喷淋装 置均匀淋下。与沉浸式相比较， 喷淋式蛇管换热 器主要优点是管外流体的 传热 系数大，且便于检修和清洗。其缺点是 体积庞 大，冷却水用量较大，有时喷 淋效果 不够理想。 3.4、套管式换热器 套管式换热器是由直径不同的直管制成的同心套 管，并由 U形弯头连接而成.在这种换热器中，一 种流体走管内，另一种流体走环隙，两者皆可得到 较高的流速，故传热系数较大 .另外，在套管换热 器中，两种流体可为纯逆流，对数平均推动力较大 。套管换热器结构简单，能承受高压，应用亦方 便(可根据需要增减管段数目). 特别是由于套管换 热器同时具备传热 系数大，传热推动力大及能够 承受高压强的优点，在超高压生产过程 (例如操作 压力为 3000 大气压的高压聚乙烯生产过程)中所 用的换热器几乎全部是套管式。 3.5、管壳式换热器 管壳式(又称列管式) 换热器是最典型的间壁式换热器， 它在工业上的应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换 热器中占据主导地位。 管壳式换热器主要有壳体、管束、管板和封头等部分组成 ，壳体多呈圆形，内部装有平行管束，管束两端固定于管板 上。在管壳式换热器内进行换热的两种流体，一种在管内 流动，其行程称为管程；一种在管外流动，其行程称为壳程 。管束的壁面即为传热 面。为提高管外流体给热系数，通 常在壳体内安装一定数量的横向折流档板。折流档板不仅可 防止流体短路，增加流体速度，还迫使流体按规定路径多次 错流通过管束，使湍动程度大为增加。常用的档板有圆缺 形和圆盘形两种，前者应用更为广泛。 流体在管内每通过管束一次称为一个管程，每通 过壳体一次称为一个壳程。为提高管内流体的速度 ，可在两端封头内设置适当隔板，将全部管子平均 分隔成若干组。这样，流体可每次只通过部分管子 而往返管束多次，称为多管程。同样，为提高管外 流速，可在壳体内安装纵向档板使流体多次通过壳 体空间，称多壳程。 在管壳式换热器内，由于管内外流体温度不同， 壳体和管束的温度也不同。如两者温差很大，换热 器内部将出现很大的热应力，可能使管子弯曲，断 裂或从管板上松脱。因此，当管束和壳体温度差超 过 50时，应采取适当的温差补偿措施，消除或 减小热应力。 4、我国换热换热 器产产品发发展趋势趋势 4.1、大规格：随着工程项目大型化、装置 大型化的发展要求，大面积换热 器的使用 需求增加，尤其是核电、冶金、电力、船 舶、大型集中供热等领域对大角孔、大处 理量、大装机容量的板式换热 器需求量逐 年在增加，因此角孔大于 DN350 mm、单片 换热 面积大于 2.0 m2的产品将不断面世。 4.2、多品种：在彻底淘汰、更新原有常规 板形后，技术含量较高的板式蒸发器、板 式冷凝器、宽间 隙板式换热 器、超高 NTU 值板式换热 器及半焊接板式换热 器将成为 各企业关注的重点。 4.3、系列化：单一品种、单一规格已远不 能满足多样化的市场需求，实现 同一品种 多种规格、多个 NTU值、板片多种组合形 式、多种板材应用等，提高产品的适用性 ，更合理的满足用户需求，将成为今后几 年的发展趋势 。 4.4、高性能：同等条件下产品能够承受高的 压力水平、大的装机容量，同时具有优良的 传热 与较低的流阻。 4.5、高可靠性：产品在压力波动、温度波 动、大面积、长周期运行时应 具有高可靠性 。 4.6、低成本：通过提高板片的刚性、降低板 片的厚度、提高材料利用率、简化加工工序 以及压紧 板、夹紧 螺柱等受压元件科学合理 的设计计 算来降低成本，提高产品竞争力。 4.7、生产企业的专业 化、规模化：企业 分工细化将成为一种趋势 ，大而全、小而 全的换热 器生产企业将分离成专业 的垫片 生产、框架生产、专用紧固件生产、粘接 剂生产企业。这样 可以将分散、有限的资 金和科研经费 充分利用，有利于新产品研 发、有利于更新加工工艺及装备、有利于 提高产品生产的自动化，使企业逐步向规 模化方向发展。 5、新型换热换热 器的技术术研究及其 应应用 5.1、强化传热传热 元件与高效换热换热 器 5.1.1、横坟管折流杆换热器 这是融合了折流杆换热器技术与横纹管强化技术的一种 高效换热器 。折流杆换热器是美国菲利普公司上世纪 70 年代为解决天然气换热器的流体诱导振动问题 开发的一种 杆式折流栅换热 器。其特点是抗振力强，消除了壳程滞流区 ，改善了壳程流体的速度和温度的分布。 横纹管折流杆换热器的开发应用结果证明，强化传热元 件与折流杆的有机组合.在提高管程换热速率的同时也提高 了壳程的换热速率 ，工业运行证明横纹管具有传热效率高 、流体阻力小、抗振性能好的特点。 5.1.2、缩放管整圆槽孔折流栅板换热器 我国现有的中型氮肥厂氢氮气压缩机冷却器，长期以来传热效 率低，冷却器的流路不畅，流体横向冲刷所引起换热管的振动一直 是未解决的技术难题 ，直接影响氮压缩机的工作效率。缩放管整 圆槽孔折流栅板换热器是近几年来厂校合作开发的另一种新型换 热器，是又一种强化传热元件与新型壳程折流结构的优化组合， 通常认为强化对流给热的方法是反复改变纵向压力梯度作用下流 体的流动，这种流动方式由依次交替的扩展段和收缩段来实现。 大量研究证明，波型通道在相同流动阻力下，较平行流道具有更高 的传热性能，缩放管其扩展段得到有效的利用，收缩段还利用了 流体粘附层速度提高的效果；整圆槽孔折流栅板即折流栅板为一 个整圆不开弓形口而冼通每排管的管桥，格孔参数可根据所需流速 的大小来确定。新开发的高效换热器取代了我国中型氮肥厂国产 氢氮气压缩机一、二、三段原有的回环形折流板冷却器，缩放管 整圆槽孔折流栅板换热器工业应用操作运行的结果表明具有明显 的强化传热效果。 5.1.3、螺旋扁管换热器 螺旋扁管是瑞典 AUares公司近年推出的一种高效换热元件，螺 旋扁管的结构特点是管子换热段的任一截面均为一长扁长形结构 ，当组装成换热器时可以混合管束 (即螺旋扁管与光滑管混合使用 )，也可以是纯螺旋扁管.螺旋扁管的制造过程由“压偏”、“热扭”两 个成形过程完成，管子截面类似于椭圆管，椭圆的长短轴比值根 据换热管程和壳程的流速设计确定，当管程流速较低时，可增大 长、短轴之比值，减少流通截面以提高流速，使换热器两侧处于 较理想的流动状态。从管型、管末的结构分析，可以认为螺旋扁 管的强化传热主要在于螺旋扁管的独特结构能使管程和壳程同时 处于螺旋运行，促使湍流程度 。 螺旋扁管组装的换热器较常规的换热器的总传热 系数高40%， 而压力降几乎相等，这与以增大泵功率的消耗来提高传热效率具 有截然不同的效果。螺旋扁管换热器可以用于气-气，液-液， 液-气换热过 程，在化工、石油化工工业中具有广阔的应用前景 5.1.4、空心环管壳式换热 器 空心环管壳式换热 器的开发主要解决了国内硫酸、石油化工等行业气-气 换热过 程中管壳式换热 器传热 性能差、钢材耗量大、流体阻力高、系统操作电 耗大的技术难题 。采用整体结构优化的空心环管壳式换热 器取代折流隔板式 换热 器，能使换热 气钢材减少 35%50%，气体压降减少 30%40%。空心环管壳 式换热 器以强化管型作为换热 管，能够同时强化管内与管间支撑物，空隙率大 ，对流体形成阻力小，其壳程管隙间流体绝大部分压降可作用在强化管的粗糙 传热 面上用以促进壁流体传热 滞流层的湍流强度，降低传热传 阻、达到强化传 热的目的。 实验 研究结果还表明，当支承同样的强化管束 (即横纹管束)时，空心环支 承结构较美国菲利浦石油公司上世纪 70年代开发的折流杆支承结构更能使粗糙 管束获得好的强化传热 效果，在同等壳程条件下，给热 系数高约 35%。 综上所述，强化传热 元件的开发研究必然会带来多种壳程折流结构的进步， 强化传热 元件管内流动状态的改变，管间折流形式要研究相应的结构与之相适 应，这样 才能达到管内与管间整体强化传热 效果。工业应 用结果表明了多种强 化传热 元件的研究成果是一个基础，新型壳程折流结构(如折流杆、整圆槽孔折 流栅板、空心环折流网板等)的开发使管壳式换热 器的折流结构不断变化。目前 ，可以根据不同的操作条件，不同的使用工况，组合成各种新型高效的换热 器 。 5.2、板式换热换热 器在制冷技术术中的应应用与发发 展 板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备 。 19世纪 80 年代它是首先作为连续 低温杀菌器研制成功的，到上世纪 20年代开始应用于食品工业。由于板式换热器在制造和使用 上都有一些独特之处。因此，目前板式换热器已经广泛应 用于石油、化工、轻工、电力、冶金、机械、能源等工业领 域，成为换热 器家族中一种极有竞争力的品种。在制冷技 术中，换热器是不可缺少的制冷设备，冷凝器、蒸发器、 回热器以及中间冷却器等换热器设备，不仅在重量、体积 和金属耗量上占整个制冷装置的 50%以上，而且对制冷性能 也会产生重大影响。因此，强化制冷换热器的传热，减少 重量和体积，降低金属消耗量一直是制冷技术中的发展方向 ，现已出现了一种新型的、全焊接式的板式换热器在制冷 技术中的应用，并且表现出强劲的发展潜力 与制冷用管壳式换热 器相比，除了具有板式换热 器的一般特点，制 冷用板式换热 器还具有如下特点： 制冷剂充灌减少，有利于环境保护和降低运行成本。 冻结倾 向少，抗冻性能高。由于水在低流速时，就能在板式换热 器 中形成高度紊流，温度分布非常均匀，从而减少了冷冻水的冻结倾 向。 即使发生了冻结 ，也更能承受结冻 所产生的压力，而不像壳管式换热 器那样容易使热管胀裂，并且可以在结冻 后继续 使用。 蒸发彻 底，经济 性高。制冷剂在制冷板式换热 器中蒸发时 ，很容易 实现 完全蒸发达到无液态程度，因此在大多数情况下，制冷系统无须 设置气液分离器。并且极易实现单 元化，安装简单 方便，维修和运输 都可节约费 用，降低成本。 由于与传统 的壳管式换热 器相比，制冷用板式换热 器具有十分明显 的发展优势 。自上世纪 70年代开始在制冷装置中得到应用以来已经日 益受到人们的重视，特别是许多发达国家，如欧洲、美国、日本、澳大 利亚等都非常重视制冷用板式换热 器的研究和应用。 5.3、板式换热换热 器在食品及医药药行业业的应应用 食品是我们日常生活的一部分，是人类赖以生存 的物质基础，在食品加工操作类型中，板式换热器 被广泛的应用到食品的热、冷加工和脱水加工中， 由于板于板之间的间隙小，物料可以高速通过薄层 ，受热时间 短不致有过热产 生，对热敏性物料尤 为适宜。热加工中的巴式杀菌，冷加工中的冷却处 理以及脱水加工的浓缩等都已经非常成熟地应用了 板式换热器，不仅减小了对食品本身热性的伤害， 而换热器本身造价也很低廉，受到了广大用户的欢 迎。 5.4、波纹纹管换热换热 器技术术性能强化及在电电力供热热的应应 用 波纹管换热器是应用强化传热原理和优化换热 管综合性能而推出的新型高效热交换设备 。是一种 高新技术的强化传热节 能型新产品。本高新技术的 推出形成了一整套强化传热机理理论，有传统壳管 式换热器不可比拟的性能优势，同时促进并实现 了换热设备 的更新， 它是以薄壁金属材料的波纹换热 管束代替直管换 热管束，修正内部结构，依据压力容器等相关国家 专业标 准设计研制而成，本产品已经在电力供热 领域，石化工业等行业得到了成熟的应用和推广。 技术分析：由传热 基本方程：Q=KAt可知：增大传热 温差t、增 加传热 面积 A、提高传热 系数 K是换热 器强化传热 的三种途径。传热 温差主要决定于冷、热两种介质的温度条件，若系统情况允许应 尽量选 择逆流，但一般已经为 生产操作条件所确定；本产品换热 管代替原等 直径光管，在保证管束排列的基础上不仅增加了传热 面积，更主要的是 激发流体湍流的流动效果；提高传热 系数是本产品强化传热 的重点， 它对传热 效率和综合经济 效益起着关键性作用。 介质流动状态的强化：壳管式换热 器的换热 管均为平滑壁面的直管 ，由于管内流体与壁面的粘接 (粘性)作用，在流体与壁面的接触处形成 具有层 (滞)流状态的边界层。当流体进入直管初始时流速均匀，随着 介质的流动，边界层厚度增加且边界层内流速逐渐减小直至为零， 同时随着边界层厚度的逐渐增加，管中心部位的轴向流速也逐渐增大 (x0段)，而当流速 V(会使 Re 增大)增大到一定程度时流动即由层(滞) 流状态转变为 湍(紊)流状态 (x1)。根据流体理论，一般确认： Re104为湍流流动状态。 换热管的优化形状及传热性能：经过大量实验和实际应 用得出 核心元件(换热管)的优化形状是保证强化传热的主要条件。形 状的选择是基于以较小的流速激发湍流并实现如下功能： (1) 由于换热管规律性的形状尺寸，使管内介质流动状态的改变不 需要大的雷诺数(即流速较低 )，流阻较小，所以介质的任意扰 动状况使流体不能形成与轴线平行的流股，进而流体介质的温 度，密度、粘性分布及杂质含量沿径向都是均匀的，强化了换 热管的热工性能。(2)换热管的形状优化，在保证 L1/D12条件 下，L1、L2段前后具有“引射效应”与“节流效应”，即两次变向扰 动，故两区域全部内表面都受到流体介质的充分冲刷而不能形成 边界层和污垢层，进而管内传热性能大幅度地提高。 (3)由于 管壁很薄且具有 r1、r2曲率，排除了轴向与径向应力的集中使 其具有温差作用下的可伸缩性，使表面污垢杂质容易脱落，因 而换热管具有较强的防垢和自动除垢作用，所以进一步强化了 管内外的给热性能。 波纹换热 管的强度耐压等性能特点： 波纹换热 管除具有良好的传热性能外，还具有如下性能 特点： (1)薄壁换热管成型具有严格的成形工艺和形状尺寸，它 是在无任何轴向拉 (压)、即在自由状态下单波自动连续 成 形，所以其减薄量极小(远小于 10% 壁厚)，使整体管束具 有良好的韧性、刚度和轴向伸缩性能特点，避免了换热管 束在设备使用过程中由于振动等原因造成的与折流板等部件 的碰撞磨损；同时能够补偿 两换热介质之间的温差变形。 (2)薄壁换热管(壁厚0.51.2mm)经过试验实测 和本产品 的应用，证明其具有一定的耐压能力(承压1.68.0MPa)，是 一个性能良好的受压元件 。 技术性能的综合强化：波纹管换热 器的综合强化是从以下各方面得 以保证的 ： (1)根据设备 运行技术参数，通过工艺选 型计算确定本产品的规格和 换热 能力。工艺设计计 算时有限制地增加管内流动速度(以防止流阻过 大和管束的振动噪音等 )促进湍流，以提高传热 效率； (2)设计 制造执行 GBl50-1998和 GBl51- 1999等压力容器国家标准 及企业波纹换热 管技术条件，并力求实换热 管、管扳、法兰等硬件与 流程、介质种类腐蚀程度、压力，温度等软件的良好配合。换热 管通 常选用不锈钢 管等，也可根据介质腐蚀情况及具体使用要求选用铜及 钛合金管材等； (3)波纹换热 管自身的性能特点使其能补偿 壳程与管程之间温差产生 的轴向拉脱力，使壳体省掉了膨胀节 装置，也所以从结构上避免了介质 泄漏和介质混合现象。由于不锈钢换热 管具有良好的韧性、耐压 性能及抗腐蚀性能，均使整体设备 使用寿命大大提高； (4)产品不仅换热 效率高，而且从传热 机理上几乎排除了堵塞和结垢 的可能性，从而明显降低了设备 的维修量，增加了使用寿命。由于单位 换热 管面积增加和传热 系数的显著提高.故本产品整体设备结 构紧凑， 体积重量小，综合性能优良。 6、我国换热换热 器行业业技术术研发发能 力6.1、我国换热器研究及发展动向 6.1.1、物性模拟研究 换热器传热与流体流动计算的准确性，取决于物性模拟 的准确性。因此，物性模拟一直为传热 界重点研究课题之 一，特别是两相流物性模拟。两相流的物性基础来源于实 验室实际工况的模拟，这恰恰是与实际工况差别的体现。 实验室模拟实际 工况很复杂，准确性主要体现与实际工况 的差别。纯组分介质的物性数据基本上准确，但油气组成 物的数据就与实际工况相差较大，特别是带有固体颗粒的 流体模拟更复杂。为此，要求物性模拟在实验手段上更加 先进，测试的准确率更高。从而使换热器计算更精确，材 料更节省。物性模拟将代表换热器的经济技术水平。 6.1.2、分析设计的研究 分析设计是近代发展的一门新兴学科，美国 ANSYS软件技术一直处于国际领先技术，通过分析 设计可以得到流体的流动分布场，也可以将温度场 模拟出来，这无疑给流路分析法技术带来发展，同 时也给常规强度计算带来更准确、更便捷的手段。 在超常规强度计算中， 可模拟出应力的分布图，使常规方法无法得到的 计算结果能更方便、快捷、准确地得到，使换热器 更加安全可靠。这一技术随着计算机应用的发展， 将带来技术水平的飞跃。将会逐步取代强度试验， 摆脱实验室繁重的劳动强度。 6.1.3、大型化及能耗研究 换热器将随装置的大型化而大型化，直径将超过 5m，传热面积将达到单位 10000m2，紧凑型换热 器将越来越受欢迎。板壳式换热器、折流杆换热器 、板翅式换热器、板式空冷器将得到发展，振动损 失将逐渐克服，高温、高压、安全、可靠的换热器 结构将朝着结构简单、制造方便、重量轻方向发展 。随着全球水资源的紧张，循环水将被新的冷却介 质取代，循环将被新型、高效的空冷器所取代。保 温绝热技术的发展，热量损失将减少到目前的 50 以下。 6.1.4、强化技术研究 各种新型、高效换热 器逐步取代现有常规 产品。电场动 力效应强化传热 技术、添加 物强化沸腾传热 技术、通入惰性气体强化传 热技术、滴状冷凝技术、微生物传热 技术、 磁场动 力传热 技术将会在新的世纪得到研究 和发展。同心管换热 器、高温喷流式换热 器 、印刷线路板换热 器、穿孔板换热 器、微尺 度换热 器、微通道换热 器、流化床换热 器、 新能源换热 器将在工业领 域及其它领域得到 研究和应用。 6.1.5、新材料研究 材料将朝着强度高、制造工艺简单 、防腐 效果好、重量轻的方向发展。随着稀有金属 价格的下降，钛、钽、锆等稀有金属使用量 将扩大， CrMo钢材料将实现 不预热 和后热 的方向发展。 6.1.6、控制结垢及腐蚀的研究 国内污垢数据基本上是 20世纪 6070年代从国 外照搬而来。四十年来，污垢研究技术发展缓慢。 随着节能、增效要求的提高，污垢研究将会受到国 家的重视和投入。通过对污 垢形成的机理、生长速 度、影响因素的研究，预测污 垢曲线，从而控制结 垢，这对传热 效率的提高将带来重大的突破。保证 装置低能耗、长周期运行，超声防垢技术将得到大 力发展。 腐蚀技术的研究将会有所突破，低成本的防腐涂 层特别是金属防腐镀层技术将得到发展，电化学 防腐技术成为主导。 6.2、我国换热器行业技术研发创新及投入 独立进行技术开发是我国大中型企业技术创新的主要方 式。由于其技术基础和力量的相对薄弱，这种方式影响了 创新的质量。实际上，多数企业生产技术的创新是通过从 外部购置生产设备 ，引进技术实现 的。需要指出的是，目 前我国产学研合作的比例有所增加，其重要性逐步为企业所 认识应继续 大力加强。 我国换热器的生产企业主要集中在中小型企业。这些企 业不但生产规模小，可以用在技术研发上的投入也较小。 中国换热器行业的研发投入占销售额的比例仅 1%，低至 2%-3%的行业利润率难以支撑更高的研发投入，这导致中国 换热器企业在基础技术和核心技术领域基本为零，在换热 器核心技术领域一直受制于人。 7、我国换热器行业提升技术竞 争力的策略 要提升中国换热器的技术竞争力，必须加强自主创新，科 学做好科技创新工作发展规划。 目前，我们在如何进一步做大做强品牌，提升产品核心竞 争力方面还存在明显不足。一是尚未完全形成适合我国特 色的创新机制和体系，二是目前的科技投入还不足以支撑 大企业大品牌的发展，真正从事科研工作的人员数量偏低 ；三是科研开发水平与国外先进水平相比有一定的差距， 科技人员的学历结构和专业结构不尽合理。针对目前现状 ，我国换热器行业下一步将着重从两个方面加强工作，一 是完善并确立一套适合我国换热器行业的科技创新体系和 人才激励机制：二是加强对换热器的研发工作，加大对新 材料、新技术、新工艺的研发和应用力度，以品牌为依托 ，以产品为重点，提升企业的技术竞争力。 自主创新是一项凝结集体智慧结晶的战略工程，需要培养 全员参与意识。要从全行业发展的大局出发，创造一种和 谐的合作伙伴关系，营造出一个良好的技术创新氛围，实 现科技成果共享，推动行业科技水平的提高，建立具有中 国换热器特色的技术创新体系和运行机制。具体来讲，要 进一步增加自身资源的投入，注重面向全社会、面向国际 ，形成开放式的科技成果引入、使用和转化机制，促进企 业加强与高等院校、科研院所及境外跨国公司的研究合作 及人员交流，实现技术创新的开放化。同时，注重在全行 业加快形成按要素参与分配的激励机制，增强对创新的激 励作用，以努力吸引集聚高层次创新领军人才，为提高自 主创新能力提供强大的动力来源。 8、换热器行业技术研发方向及 进展 8.1、换热器技术重点研发方向 换热器技术重点研发方向为传热、流动及防结垢 等几个方面。 (1)传热、压降系数及有关关联式：目前这些系数 和关联式还不齐备，有许多工业上用的传热表面 的数据不全或缺少可用的关联式，对于传热单元 数 NTU较大的情况，试验技术有较大的误差，有 待于改进，翅片与隔板联接的热阻及其对整个传 热过程的影响也需要更进一步研究。 (2)传热机理和各种传热表面的数值解：由 于仅仅掌握经验关系式并不能最终解决开 发新的传热表面、强化传热和精确设计等 问题，研究工作者越来越多地把精力投入 到应用 CFD技术求传热与流动的数值解方 面，以期建立模拟传热和流动的数值模型 ，并通过计算来预测新型表面的传热及阻 力系数及其关系。 (3)伴有相变及两相流的传热及流动：相对 于单相流的传热与流动，这一方面的研究 显得很薄弱，今后仍是重点研究的一个领 域。 (4)防结垢问题：气侧结垢一般并不十分严 重，但是传热面紧凑程度越高，其水力直 径 Dh越小，垢层对流道截面减小的影响就 越