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目标函数对于以水为冷却介质的管壳式冷却器，进口水温一定时，由传热学的基本原理分析可知，冷却水的出口费用将影响传热温差，从而影响换热器的传热面积和投资费用。若冷却水出口温度较低，所需的传热面积可以较小，即换热器的投资费用减少；但此时的冷却水的用量则较大，所需的操作费用增加，所以却水出口温度。设换热器的年固定费用一换热器的年固定费用，元；一换热器单位传热面积的投资费一换热器的传热面积，m2.换热器的年操作费用cu――单位质量冷却水费用，元/t；wu换热器冷却水用量，kg/h；hy―换热器每年运行时间，h.因此换热器的年总费用即目标函数a与wu的数学模型一热平衡方程换热器的热负荷为g――换热器热介质处理量，kg/h；c>i―热流体介质比热容，kj/（kg.°c）；t1、t2―热流体的进出口温度，°c.当换热器操作采用逆流换热时则热平衡方程为-冷却水比热容，kj/（kg，°c）；一冷却水的进出口温度，°c；由此可得将（4）和（6）代入（7）和（8），然后再代入（3），得质是水，初始温度ti=30*.要求设计一台管壳式水冷却器（采用逆流操作），使该冷却器的年度总费用最小。已知数据如下：冷却器单位面积的总投资费用ca=400元/m2；冷却器年折旧率kf=15%；冷却器总传热系数k=840kj/（m2*h）；冷却器每年运行时间7900h；冷却水单价cu=却水比热容cpw=4.1841j/（kg，）；煤油比热容cp；按已知条件编制数据，启动以上优化设计程序。
3.5内孔焊技术有些换热器是工作在高温与腐蚀性应力环境中的，换热管与管板如采用上图2方式焊接时，管板和换热管内部会存在着间隙，同时焊缝遇到高温外界腐蚀性流体载荷冲击影响，很容易出现腐蚀开裂的情况，从而在很大程度上缩短了设备的使用寿命。为了降低高温腐蚀性流体对管板焊缝所带来的损害，必须改善焊接工艺来加以控制，优化管板和管束之间的连接形式。可以选择对接焊缝形成对接接头或锁底接头内孔焊结构。对接焊缝形成对接接头内孔焊形式如下图3所示。内孔焊接头技术能够有效地降低换热管和管板接头处所存在的应力腐蚀和间隙腐蚀等情况。
管壳式换热器失效与受到破坏的成因分析
腐蚀是管壳式换热器最常见的失效形式。腐蚀最常见的部位为换热管与管板连接处，受到腐蚀的成因如下：管壳程工作介质自身的酸碱性存在着腐蚀性，壳体或是换热管中的拉应力，换热管和管板之间存在着缝隙等情况。上述情况均会加快腐蚀的进度，从而造成换热器的失效。
2.1工作介质腐蚀
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图3管板形式示意图四、结论通过上述分析，管壳式换热器的失效、破坏与工作介质、材料、设备结构、设备操作、流体载荷等多种因素存在着内在的关联性，也是上述因素的共同作用。因此，在设计管壳式换热器时应考虑材料的选用、管板的强度、换热管强度和稳定性、制造工艺、设备结构、设备操作和使用环境状况及工作介质性质等各类影响因素，达到有效控制管壳式换热器失效目的。
若工作介质内溶解一定含量的氧、氮、氢与硫等元素，一般会造成换热器的失效。选择合理的媒介决定着换热器的使用寿命，不同的腐蚀性介质要选用相对应的预防对策。如：使用回收尾气作为热量的废热锅炉，因为尾气中主要成分是氮化物，当其处于一定的温度与压力环境中，氮和铁其他不少的合金元素会产生硬且脆的氮化物，从而造成钢材出现氮化的现象，最终降低力学性能趋弱。特别是高温气体的入口处，工作介质腐蚀会造成管板的表面、管板与换热管之间的连接处以及管板外部的换热管端面由于氮化的缘故而出现泄漏情况。海洋环境中使用的设备面临着更加复杂的腐蚀情况，如：吸氧腐蚀、海生物腐蚀等。金属腐蚀还与海水的氧含量、温度、ph、溶液成分、海水的流速等因素有关。紫铜对海水流速腐蚀最敏感，b10铜合金对加入海砂后的冲刷腐蚀也很敏感。大部分铜合金在流动海水均存在临界流速。如：海水流速超过4.5米/秒，b30铜合金腐蚀速度非常的快。铜合金在海水环境中还面临着脱成分腐蚀情况。
2.2应力腐蚀
应力腐蚀是最广泛最严重的一种失效形式。其产生的基本条件有三点：（1）敏感材质，发生应力腐蚀主要是合金，纯金属极少发生。（2）特定的介质，如酸碱盐溶液、海水、工业大气、水蒸气等（3）足够的拉应力。管壳式换热器在热处理、焊接以及加工过程中出现的残余应力，设备在工作条件下承受外载荷而引起的工作应力，温差引起的热应力，设备、部件的安装和装配而引起的应力以及腐蚀产物体积效应而引起的应力等。因此，应及时地清除应力腐蚀影响。
2.3缝隙腐蚀
缝隙腐蚀是因金属与非金属之间或金属与金属之间存缝隙，使缝隙内介质处于滞流状态而引起缝内金属腐蚀加速的一种局部腐蚀形态。缝隙腐蚀的条件是应具有一定的缝隙，其宽度必须能使介质进入缝内，同时又必须窄到能使介质在缝内停滞。一般发生缝隙腐蚀最敏感的缝宽为0.025mm~0.1mm。如换热管与管板采用如上图2所示焊接时，管板和换热管之间存在着缝隙往往就会发生缝隙腐蚀。因此，应及时地改善制造工艺尽量避免缝隙的存在。
2.4腐蚀疲劳
腐蚀和循环载荷协同作用下往往会发生腐蚀疲劳，腐蚀环境中运行的设备要经常承受交变载荷，很少有实际构件只承受单向静态负载，腐蚀疲劳其危险程度比单纯的腐蚀或疲劳要严重得多。因此，分析腐蚀疲劳损伤发生发展的原因和速度，进而评估设备的使用寿命或找到有效的腐蚀疲劳断裂的控制措施，提高设备运行的可靠程度。
2.5点腐蚀
流动沸腾换热实验结果与分析以制冷剂r134a为工质进行了光滑螺旋管和三维内微肋螺旋管内流动沸腾换热与阻力实验。三维内微肋螺旋管内流动沸腾单位管长的压降与光滑螺旋管的比较见。图中数据分别为干度变化为0.12~0.25和0.52~0.64时的平均值。由可见，光滑螺旋管和三维内微肋螺旋管内流动沸腾的阻力都随着质量流速的增加而增加，高干度区的阻力大于低干度区的阻力；在实验质量流速范围内，三维内微肋螺旋管内流动沸腾的阻力都大于光滑螺旋管。且三维内微肋螺旋管的阻力随质量流速增加的速度较光滑螺旋管更快。
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腐蚀出现在金属表面很小区域并逐步深入到金属内部，而其他大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微的形态。产生点蚀的条件：（1）多发生在表面生成钝化膜的金属和合金上或表面有阴极性镀层的金属上。（2）往往有侵蚀性卤素离子与氧化剂共存。（3）对给定的金属—介质体系，存在一特定的临界电位，高于此电位时才发生点蚀。
管壳式换热器后期使用过程中由于各种腐蚀所导致的设备使用期缩短。该管壳式设备是内部主要由管束和管板组成，因此，腐蚀发生所导致的泄漏主要就是在两者连接处等。一般的管壳式换热器受腐蚀影响大的主要就是热交换介质的浓度与成分组成。普通的金属管壳式换热器在盐酸及浓硫酸中所受的腐蚀都较为厉害，使用寿命会大大降低。
一、换热管与管板之间的连接1.1机械滚胀法机械滚胀法，一般会造成换热管出现过胀或是欠胀的情况，换热管的内壁容易出现加工硬化现象。如下图1所示为胀接方式，主要应用在抗拉脱能力和密封性高的环境中，不可以在高温环境中工作。在出现温差改变时，胀接位置的残余应力会慢慢消失，降低了抗拉脱力和密封性能，从而造成换热管和管板之间连接的失效。它的优点在于胀接的结构比较简单，有利于换热管的更换和修补，通常运用在设计压力不高于4.0mpa以及设计温度不高于300℃的条件下。
四平鼎立觉得有些换热器是工作在高温与腐蚀性应力环境中的，换热管与管板如采用上图2方式焊接时，管板和换热管内部会存在着间隙，同时焊缝遇到高温外界腐蚀性流体载荷冲击影响，很容易出现腐蚀开裂的情况，从而在很大程度上缩短了设备的使用寿命。为了降低高温腐蚀性流体对管板焊缝所带来的损害，必须改善焊接工艺来加以控制，优化管板和管束之间的连接形式。可以选择对接焊缝形成对接接头或锁底接头内孔焊结构。对接焊缝形成对接接头内孔焊形式如下图3所示。内孔焊接头技术能够有效地降低换热管和管板接头处所存在的应力腐蚀和间隙腐蚀等情况。
适用条件利用回收装置回收排风中的“冷”能只有在室内排风的焓低于室外空气的焓时才有效，而利用它回收“热”能时必须是在室内排风的焓高于室外新风的焓时。因此，该装置并非全年任何时候或在任何地理条件下都适合采用。例如在过渡季节室外新风的焓值接近室内空气设计温度时的焓值时，要根据回收的能量能否补偿增加的动力消耗来判断换热器的运行是否经济，即有一个最小经济焓差的概念。若新、排风焓差小于最小经济焓差，采用换热器则不但不节能反而增加能耗，此时，应把该装置的两侧通道切断，将新风直接引入系统。此外，还应对建筑物所处地理位置、气候条件及建筑功能进行负荷成分分析，以确定是否适用热回收装置，如全热交换器的冬季使用空气温度不应低于-5以防止结霜引起换热器堵塞而降低效率。
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