图1—5 元件在换热器内的结构 图1—6 元件与热媒管的可拆式连接 这种传热元件的结构方式将传热元件从传统的管板结构中解放出来，使换热器的布置具有更加灵活的空间（图1—5）。元件以金属密封螺纹方式与热媒管连在一起（图1—6），装拆十分方便。 ◆ 弹性管束换热器技术创新小结
弹性管束换热器技术创新 将换热器设计中对振动的严格防止转变为对振动的有效利用，提出了利用流体诱导振动实现强化传热的新方法 依据流体诱导振动复合强化传热理论，设计了一种新型的换热器传热元件--悬臂组合盘管--作为弹性管束换热器的换热元件 改善了换热器壳侧的温度场，使冷热流体的温度场间达到了较好的协同程度，实现了弹性管束低流速下传热好的效果，从而进一步发展了传热过程强化与控制的场协同理论
图1—7 弹性管束换热器技术创新总结图
1.2产品设计
1.2.1弹性管束换热器技术与产品所获荣誉
弹性管束换热器研究自程林教授提出脉动流诱导管束振动的数学描述开始至工业实验结束，其过程凝聚着一届又一届学者与研究生们的智慧与汗水，他所获的每一项荣誉都将激励着一代又一代的热科学工作者：
2002年弹性管束换热器获得专利
2005年获国家科技进步二等奖
2003年获国家科技进步二等奖
2002年获国家科技进步一等奖
本项目得到了国家科技攻关计划、973计划和山东省科学技术发展计划的资助，出版著作七部，发表相关论文二十余篇，并已获得国家专利。
■ 2002年获山东省科技进步一等奖 ■ 2002年获教育部科技进步一等奖 ■ 2003年获国家科技进步二等奖 ■ 2005年获国家科技进步二等奖
1.2.2弹性管束换热器的结构
以流体诱导振动强化传热为理论基础，以弹性管束为主要传热元件，设计了弹性管束汽-水与水-水换热器。换热器的外部结构如图1—8所示。外壳由上、下封头，法兰及筒体组成，主要传热元件为多组弹性管束并联于汽体热媒管上如图1—9所示。
图1—8弹性管束换热器外部结构图 图1—9内部弹性管束布置图
汽体热媒进入盘管并在管内放热后流至再冷管束，经过再冷后排出。液体由设在底部的入口管进入换热器壳侧，经流量分配后一部分流经脉动流产生装置，形成有均值流的脉动，诱发弹性管束振动；大部分由另一给水口引导向下冲击换热器底部后再折流向上，在局部形成较大的湍流度；液体自下而上经加热后在换热器顶部流出，换热器内液体平均流速一般不超过0.3m/s。
1.2.3弹性管束换热器优势
◆ 传热效率高，提高了热能利用率
弹性管束系列换热设备额定工况下热能利用率大于96%，汽水传热系数大于3500 W/m2℃ ，被加热水的流动阻力不大于0.02MPa。在相同的被加热介质流速下，弹性管束换热器具有更大的传热效率。
如表1—1所示，在被加热介质流速仅为螺旋盘管、列管式和螺旋板式换热器流速的1/10时，弹性管束换热器的传热系数能达到4000～5000W/m2K，比螺旋盘管换热器、列管式换热器、螺旋板式换热器的传热系数提高了3.57倍、1.25倍和2.5倍。
另外，弹性管束换热器可以在换热器的同一个壳体内同时实现汽水、水水的复合流程，使蒸汽凝结水过冷，消除蒸汽的二次闪蒸损失，提高热能利用率。
表1—1 几种常用形式换热器的性能比较
传热系数 W/m2℃ 性能型式 弹性管束 螺旋盘管 列管式 螺旋板式
◆ 减少换热器内部传热表面积垢
由于弹性管束为全圆弧结构，并且是在水平面内可自由伸缩的弹性系统，面内振动是弹性管束能够自动除垢的重要原因；
另外，在换热器运行过程中参数变动以及启停过程中，传热壁面温度变化会产生热应力，弹性管束的热应力对自动除垢也起重要促进作用；
被加热介质流速m/s 4000～5000 0.1 280～1400 1～2 2000～4000 1～2 1500～2000 2 污垢热阻 m2℃/W 0.00006 0.00034 0.00034 0.0003 被加热介质承温承压能力 阻力损失 极小 较大 较大 较小 大 大 大 较小 第三，弹性管束表面振动，使得管表面附近流体流速增加，湍流度增大，使污垢的生成速度变缓。
◆ 防止振动破坏，减少噪声污染
利用传热元件对流体产生扰动的固定范围内的低频振动，防止振动破坏，并极大的减少了噪声污染，获得了环保的效果。
◆ 结构灵活，承温承压能力大
突破了换热器的传统结构设计模式，取消了管板，使管板加工中很难处理的热应力问题迎刃而解，简化了加工工艺。
同时，换热元件的布置更加灵活，为换热器的整体优化提供了更大的空间。弹性管束可拆卸，具有板式换热器拆装方便的优点，又保持了管壳式换热器流通截面大，不易污塞、承温承压能力强的特点，蒸汽从管内走，热水从管外走，不仅使换热器的水压能力大幅度提高，蒸汽压力可以达到100公斤以上。
◆ 运行可靠，使用寿命长
由于不需要太大的介质流速，弹性管束的运行更加稳定，利用流体诱导振动防止了换热器内的振动破坏，降低了日后的运行维护费用，延长了传热元件的使用寿命。在换热器内部设置了加热热媒过滤器，保证了弹性管束内部不会污塞，使换热器事故停运的可能性大为降低，极大地提高了换热器运行的可靠性。
◆ 成为国家建筑设计标准
? 弹性管束系列换热设备2003年成为国家建筑标准设计