前言

換熱器作為熱量交換的基本設(shè)備，被廣泛應(yīng)用于電力、交通、石油、冶金、核電、空調(diào)制冷等工程領(lǐng)域。換熱器的換熱效率對能源的有效利用有直接影響，為提高工業(yè)熱利用率，新型強化換熱技術(shù)不斷涌現(xiàn)。隨著無源強化換熱技術(shù)的不斷發(fā)展，各類新型高效換熱器的換熱效率顯著提高。然而，許多無源強化換熱技術(shù)，其特殊的換熱管束表面處理工序復(fù)雜，導(dǎo)致流阻有所增大，限制了高效換熱器的推廣應(yīng)用。而且，各類新型高效換熱器延續(xù)了傳統(tǒng)的列管式換熱器的剛性直管固支結(jié)構(gòu)，從而不可避免地存在振動破壞。在換熱器的運行中，橫向流在正常流速下就可能誘發(fā)固支管陣較大振幅的振動而導(dǎo)致其破壞，對換熱器的危害極大。在列管式換熱器中，殼程管束排列復(fù)雜，縱向流、橫向流、旁路流、泄漏流等多支路流動極為復(fù)雜，難以精確地計算預(yù)測，導(dǎo)致?lián)Q熱器殼程流體誘導(dǎo)振動破壞一直是影響換熱器使用壽命的難題。傳統(tǒng)的換熱器采用增大傳熱元件剛度的方法避免振動破壞，然而效果并不明顯。目前的彈性管束換熱器克服了剛性固支管束的缺點，允許管束在工作時通過振動實現(xiàn)強化換熱，但各排管束振動的均勻性難以保證?？紤]到管束振動在強化換熱方面的積極作用，本書著重介紹利用流體誘導(dǎo)和控制彈性管束振動，實現(xiàn)無源振動強化換熱。本書所介紹的有關(guān)流體誘導(dǎo)振動強化換熱理論，是作者所在研究團隊多年研究成果的總結(jié)。在國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃和國家自然科學基金的大力支持下，研究團隊對流體誘導(dǎo)振動強化換熱技術(shù)進行了系統(tǒng)和深入的研究，并得到了國內(nèi)外同行的廣泛認可。因此，作者對相關(guān)研究成果做了系統(tǒng)性總結(jié)，以期對我國換熱器的研發(fā)以及節(jié)能減排工作盡綿薄之力。

本書的內(nèi)容與傳統(tǒng)的換熱器強化換熱書籍的主要區(qū)別表現(xiàn)在：

1）聚焦流體誘導(dǎo)振動強化換熱，系統(tǒng)闡述了流體誘導(dǎo)振動強化換熱機理，闡明了流體誘導(dǎo)振動強化換熱性能，發(fā)展了無源振動強化換熱理論及技術(shù)。

2）利用流體誘導(dǎo)和控制彈性管束振動實現(xiàn)強化換熱，系統(tǒng)并全面地介紹了彈性管束固有特性、振動特性與強化換熱和疲勞強度間的內(nèi)在聯(lián)系，從而為研發(fā)高效換熱器提供理論指導(dǎo)。

3）引入了分布式脈動流裝置，該裝置可以誘發(fā)并控制彈性管束實現(xiàn)預(yù)期振動，從而保證換熱器的高效換熱及使用壽命。

本書共分為6章。第1章介紹彈性管束的固有特性，第2章分析了換熱器內(nèi)的流場特性，第3章分析了彈性管束的流體誘導(dǎo)振動，第4章分析了彈性管束流體誘導(dǎo)振動強化換熱，第5章論述了分布式脈動流誘導(dǎo)彈性管束振動強化換熱，第6章論述了彈性管束振動的疲勞強度。

本書在寫作過程中，參考了閆柯（2007級博士）、宿艷彩（2008級博士）、郭曉婷（2008級碩士）、胡瑞榮（2008級碩士）、孟海濤（2009級碩士）、季家東（2012級博士）、段德榮（2013級博士）、蔡莉莉（2012級碩士）、董蓬萊（2013級碩士）、王安民（2014級碩士）、董延穎（2015級碩士）和王德京（2016級碩士）的博士、碩士學位論文。他們?yōu)榱黧w誘導(dǎo)振動強化換熱技術(shù)的研究做出了重要貢獻，沒有他們的努力工作，本書是不可能完成的，作者在此對他們的辛勤勞動和創(chuàng)造性貢獻表示誠摯的謝意。

本書的研究工作得到了國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃（973計劃）“換熱器內(nèi)流體誘導(dǎo)振動（2007CB206903）”和國家自然科學基金“換熱器殼程分布式脈動流誘導(dǎo)多排彈性管束振動研究（51475268）”的資助，作者在此深表感謝！

流體誘導(dǎo)振動強化換熱是一門新興學科，許多理論并不成熟，加之作者水平所限，書中錯誤與不妥之處在所難免，懇請讀者指正。