管殼式換熱器是石化、制冷、冶金等工業(yè)生產過程的主要工藝設備之一。目前在我國石油化工行業(yè)中,換熱設備投資占設備投資的30%以上；另一方面，換熱器本身也是能源二次回收、節(jié)能設備，所以，換熱器的能效對生產的節(jié)能降耗有重要的意義。所有在換熱設備中,使用量最大的是管殼式換熱器，其中80%以上的管殼式換熱器仍采用弓形折流板光管結構。這種結構決定了換熱器傳熱效果差,殼程壓降大,與我國正在推行的節(jié)能降耗政策不相適應。隨著強化傳熱理論的研究，為了提高換熱效率，將高效傳熱管與殼程強化傳熱的支撐結構相結合，發(fā)展新型高效換熱器是換熱器發(fā)展的重要方向。

根據殼程強化傳熱理論，按流體在殼程的流動方式，管殼式換熱器又分為：橫向流、縱向流和螺旋流，決定其流動方式的結構是管束支撐件。橫向流換熱器的代表是弓形折流板換熱器，該類型結構簡單，可實現大型化制造， 應用較為廣泛等優(yōu)勢。缺點是存在流動死區(qū)，易積垢、壓降大，易發(fā)生流體誘導振動，綜合性能降低?？v向流換熱器的代表是折流桿換熱器，該結構避免了流體誘導振動的現象，不存在流動死區(qū)，但制造和安裝困難。

螺旋流換熱器的代表是螺旋折流板換熱器，主要可以分為非連續(xù)型和連續(xù)型兩大類。螺旋折流板換熱器由前捷克斯洛伐克國家化工設備研究所Lmcha和 Nemcansky于20世紀80年代提出并用于核電廠反應堆，后由ABB公司獲得知識產權，其優(yōu)點是：殼程流動近似柱塞流，旋轉流動產生漩渦，易于破壞換熱管表面邊界層，有利于換熱；有效改善了流動死區(qū)，同時減輕了積垢現象，延長了使用壽命：減小了殼程壓降，特別適用于高黏度流體；換熱管間無支撐跨距減小，減緩了流體誘導振動。

搭接型螺旋折柳換熱器是研究和應用最多最廣泛的，屬于無中心管非連續(xù)性折流板換熱器。研究的影響因素包括螺旋角、搭接量、折流板形狀以及數量、螺旋結構形式等。現有研究表明：螺旋角對總的傳熱效率影響很大，但不宜超過50°；搭接量10%三角區(qū)的漏流可以得到很大遏制，增大搭接量會造成壓降增加，使得能耗增加；折流板的形狀有橢圓形、扇形、折邊性、菱形等，分片的數量有3、4和6片，其換熱性能均比同類型的弓形折流板有所提高。但由于折流板的搭接，造成在搭接區(qū)域存在三角漏流，導致該區(qū)域換熱效率急劇下降，有些工況下甚至比弓形折流板還低；由于搭接區(qū)域與殼體的返流，導致整體流動阻力增加，壓降增大，能耗增加。而且，隨尺寸的增大和折流板數量增加，制造和安裝的精度要求高。

現有研究的連續(xù)性螺旋折流板換熱器結構形式存在中心管。連續(xù)螺旋折流板換熱器能夠使換熱器殼側形成理想螺旋柱塞流，真正的螺旋流動得以實現，提高了換熱效率。研究表明：在相同Re時，使用中心管結構的Nu數都明顯低于不用中心管結構的，中心管的存在抑制了渦旋核心的產生；中心管半徑增加，整體的換熱管數量變少，換熱面積減少，導致換熱性能降低；中心管半徑增大，殼側壓降降低，但存在一個最優(yōu)，并不是越來越小。折流板是環(huán)繞中心管形成的， 實際上是一種曲面結構，給加工制造帶來很大的難度。

結合搭接型和連續(xù)性兩種螺旋折流板結構的優(yōu)點，2019年提出了無中心管的連續(xù)折流板的加工工藝，申請了一系列發(fā)明專利，并加工了少量試樣，擬開發(fā)相關工藝包，實現批量生產。在此基礎之上，建立了換熱器的能效測試平臺，對同規(guī)格的弓形折流板換熱器和無中心管連續(xù)螺旋折流板換熱器樣機進行換熱性能、能耗測試。