换热器存在的问题以及研究方面的概述

换热器是一种工业设备，应用广泛，既可以单独使用，也可以与其它设备一起使用，应用灵活，虽然换热器具有很多优点，但也存在一定的问题，不容忽视。

1.换热器的存在问题

换热器仍存在以下问题：

(1)换热器换热的理论研究不够完善，可供对肋片实际应用优化设计的理论依据太少，对于换热公式推导出的解析解较少，目前大多是通过试验、数据分析拟和而成的经验公式。

(2)换热的理论体系缺乏系统性，不够完善。

(3)因为试验环境、材料、仪器的精度以及试验方法不同，在同一个研究方向的某些问题的研究结论存在的分歧较多，很难形成统一的意见，暂不能形成对实践的可靠指导。

(4)目前对换热器的研究大多基于一维、二维的换热，国内对于三维的换热模型的研究过少，同时，对于一维和二维传热模型的前提假设条件很苛刻，得出的结论适用性不强。

(5)结合试验建立的部分换热理论还缺乏严谨性和局限性。

2.国内外换热器开发研究的发展方向

(1)非金属材料应用

非金属材料在一定的范围内具有金属材料不可比拟的优点。石墨材料具有优良的导电、导热性能，较高的化学稳定性和良好的机加工性，氟塑料具有特别优良的耐腐蚀性。氟塑料耐腐蚀性能极强，并且与金属材料相比还具有成本上的优势。复合材料如搪瓷玻璃具有优良的耐腐蚀性能、良好的耐磨性、电绝缘性以及表面光滑不易粘附物料等优点，已经用于制作换热产品。陶瓷材料因其优异的耐腐蚀性、耐高温性能而引起工业界的高度重视，已经在换热产品的制造中得到应用。

(2)计算流体力学和模型化设计的应用

在换热器的热流分析中，引入计算机技术，对换热器中介质的复杂流动过程进行定量的模拟仿真。目前基于计算机技术的热流分析已经用于自然对流、剥离流、振动流和湍流热传导等的直接模拟仿真，以及对辐射传热、多相流和稠液流的机理仿真模拟等方面。在此基础上，在换热器的模型设计和设计开发中，利用CFD的分析结果和相对应的模型实验数据，使用计算机对换热器进行更为和细致的设计。

(3)加强实验和理论研究

采用的测量仪器来测量换热器的流场分布和温度场分布，并结合分析计算，进一步摸清不同结构的强化传热机理。采用数值模拟方法对换热器内流体流动和传热过程进行研究，预测各种结构对流场及传热过程的影响。

(4)有源技术研究

利用振动、电场方法强化传热的机理研究、试验研究，给出对比试验数据，提出理论计算模型。

(5)强化结构组合研究

为达到管壳程同时强化的目的，强化结构组合研究将成为近期传热强化技术研究的发展方向。