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无管板列管式换热器的结构及传热研究
无管板列管式换热器（shellandtubeheatexchanger）是目前工业领域常见的一种热交换设备。它由管束（tubebundle）和壳体（shell）两部分组成，通过管壳两侧流体之间的传热和流体混合来实现热量的转移。无管板列管式换热器的结构复杂且功能强大，被广泛应用于石油化工、制药、食品加工等领域。本文将介绍无管板列管式换热器的结构以及传热研究。
无管板列管式换热器的主要结构包括壳体、管束和管板。壳体是一个外部封闭的空间，通过壳体上的进、出口与管束内的流体进行连通。管束是由许多管子组成的，这些管子被嵌入在壳体内，并通过管板进行固定。管束的管子可以是圆形、椭圆形或其他形状，管子的材料可以是金属或非金属，具体选择要根据换热的要求来确定。管板是将管束紧密固定在壳体内，同时通过管板上的支架和密封件，保证管束和壳体之间的密封性。
无管板列管式换热器的传热研究主要集中在热力学和传热学两方面。热力学的研究主要关注换热系统的热力平衡和热力条件，通过建立换热器的数学模型来分析整个传热过程。传热学的研究主要关注热量的传递路径和传热机制，以及换热器的传热效率和传热性能。
换热器的热力学分析通常涉及到两个重要参数：换热面积和对流传热系数。换热面积指的是壳体内和管束外表面的总面积，它决定了换热器的传热能力。对流传热系数是指流体与管壁之间的传热能力，它由流体的性质和流动状态决定。热力学分析的目标是确定换热器的换热面积和对流传热系数，以及热量的输入和输出条件，从而计算出换热器的传热效率和传热性能。
传热学研究主要关注热量的传递路径和传热机制。换热器的传热路径可以分为两种：串联流和并联流。串联流指的是流体在管壳两侧依次流动，这种流动方式下，流体在壳体内的温度分布呈现递增或递减的趋势。并联流指的是流体在管壳两侧同时流动，并在壳体内发生混合，这种流动方式下，流体在壳体内的温度分布呈现均匀的趋势。传热机制主要有三种：对流传热、传导传热和辐射传热。对流传热是指流体通过流动将热量传递给管壁，传导传热是指热量通过固体管壁的传导传递，辐射传热是指通过辐射方式将热量传递给管壁。
为了提高无管板列管式换热器的传热效率和传热性能，研究人员一直在努力改进换热器的结构和设计。其中一种改进措施是采用增强传热技术，例如在管外表面增加翅片（fins），通过翅片的增大表面积和翅片与流体之间的湍流换热，提高换热器的传热效率。另一种改进措施是采用换热增强剂（heattransferenhancer），例如在流体中添加颗粒物质或表面活性剂，通过增加流体的传热性能，提高换热器的传热性能。
综上所述，无管板列管式换热器是一种结构复杂且功能强大的热交换设备。其结构包括壳体、管束和管板，通过管壳两侧流体之间的传热和流体混合来实现热量的转移。传热研究主要包括热力学分析和传热学研究，目标是确定换热器的换热面积和对流传热系数，以及热量的输入和输出条件，从而计算出换热器的传热效率和传热性能。为了提高换热器的传热效率和传热性能，可以采用增强传热技术和换热增强剂等改进措施。