前言

换热器作为热量交换的基本设备，被广泛应用于电力、交通、石油、冶金、核电、空调制冷等工程领域。换热器的换热效率对能源的有效利用有直接影响，为提高工业热利用率，新型强化换热技术不断涌现。随着无源强化换热技术的不断发展，各类新型高效换热器的换热效率显著提高。然而，许多无源强化换热技术，其特殊的换热管束表面处理工序复杂，导致流阻有所增大，限制了高效换热器的推广应用。而且，各类新型高效换热器延续了传统的列管式换热器的刚性直管固支结构，从而不可避免地存在振动破坏。在换热器的运行中，横向流在正常流速下就可能诱发固支管阵较大振幅的振动而导致其破坏，对换热器的危害极大。在列管式换热器中，壳程管束排列复杂，纵向流、横向流、旁路流、泄漏流等多支路流动极为复杂，难以精确地计算预测，导致换热器壳程流体诱导振动破坏一直是影响换热器使用寿命的难题。传统的换热器采用增大传热元件刚度的方法避免振动破坏，然而效果并不明显。目前的弹性管束换热器克服了刚性固支管束的缺点，允许管束在工作时通过振动实现强化换热，但各排管束振动的均匀性难以保证。考虑到管束振动在强化换热方面的积极作用，本书着重介绍利用流体诱导和控制弹性管束振动，实现无源振动强化换热。本书所介绍的有关流体诱导振动强化换热理论，是作者所在研究团队多年研究成果的总结。在国家重点基础研究发展计划和国家自然科学基金的大力支持下，研究团队对流体诱导振动强化换热技术进行了系统和深入的研究，并得到了国内外同行的广泛认可。因此，作者对相关研究成果做了系统性总结，以期对我国换热器的研发以及节能减排工作尽绵薄之力。

本书的内容与传统的换热器强化换热书籍的主要区别表现在：

1）聚焦流体诱导振动强化换热，系统阐述了流体诱导振动强化换热机理，阐明了流体诱导振动强化换热性能，发展了无源振动强化换热理论及技术。

2）利用流体诱导和控制弹性管束振动实现强化换热，系统并全面地介绍了弹性管束固有特性、振动特性与强化换热和疲劳强度间的内在联系，从而为研发高效换热器提供理论指导。

3）引入了分布式脉动流装置，该装置可以诱发并控制弹性管束实现预期振动，从而保证换热器的高效换热及使用寿命。

本书共分为6章。第1章介绍弹性管束的固有特性，第2章分析了换热器内的流场特性，第3章分析了弹性管束的流体诱导振动，第4章分析了弹性管束流体诱导振动强化换热，第5章论述了分布式脉动流诱导弹性管束振动强化换热，第6章论述了弹性管束振动的疲劳强度。

本书在写作过程中，参考了闫柯（2007级博士）、宿艳彩（2008级博士）、郭晓婷（2008级硕士）、胡瑞荣（2008级硕士）、孟海涛（2009级硕士）、季家东（2012级博士）、段德荣（2013级博士）、蔡莉莉（2012级硕士）、董蓬莱（2013级硕士）、王安民（2014级硕士）、董延颖（2015级硕士）和王德京（2016级硕士）的博士、硕士学位论文。他们为流体诱导振动强化换热技术的研究做出了重要贡献，没有他们的努力工作，本书是不可能完成的，作者在此对他们的辛勤劳动和创造性贡献表示诚挚的谢意。

本书的研究工作得到了国家重点基础研究发展计划（973计划）“换热器内流体诱导振动（2007CB206903）”和国家自然科学基金“换热器壳程分布式脉动流诱导多排弹性管束振动研究（51475268）”的资助，作者在此深表感谢！

流体诱导振动强化换热是一门新兴学科，许多理论并不成熟，加之作者水平所限，书中错误与不妥之处在所难免，恳请读者指正。