强化传热技术
简述强化传热的方法
简述强化传热的方法强化传热是指通过增加传热界面的温度差或增大传热界面的传热面积，来加强传热过程的方法。
在工程实践中，我们常常需要通过强化传热来提高传热效率，以满足各种工艺和设备的要求。
强化传热的方法有很多种，下面将对其中几种常见的方法进行简述。
第一种方法是增大传热界面的温度差。
温度差是传热的驱动力，增大温度差可以提高传热速率。
例如，在换热器中，可以通过调整流体的进出口温度差或者调整流体的流量来实现温度差的增大。
此外，还可以采用多级传热的方式，将传热过程分成几个阶段，每个阶段的温度差都比较小，但是总的温度差较大，从而提高传热效率。
第二种方法是增大传热界面的传热面积。
传热面积是传热的主要因素之一，增大传热面积可以增大传热的表面积，从而提高传热速率。
在实际应用中，可以采用多管道或者多层板的结构来增大传热面积。
此外，还可以使用一些传热增强器件，如鳍片、螺旋肋等，来增大传热表面积，并增加传热界面的湍流运动，从而提高传热效率。
第三种方法是改变传热介质的性质。
传热介质的性质对传热过程有着重要影响。
例如，可以通过增加传热介质的流动速度来增强传热效果。
在管道中，可以通过增大流速或者改变流动方式（如采用层流或者湍流）来增加传热速率。
此外，还可以使用一些传热增强剂，如颗粒、纤维等，来改变传热介质的性质，增强传热效果。
第四种方法是利用辅助传热设备。
在一些特殊的传热过程中，可以通过使用辅助传热设备来实现传热的强化。
例如，在换热器中，可以采用传热表面上的振动装置或者超声波装置来增强传热效果。
此外，还可以采用电磁场、微波等辅助传热技术，来改变传热界面的物理特性，从而提高传热效率。
强化传热是通过增加传热界面的温度差或增大传热界面的传热面积，来加强传热过程的方法。
在工程实践中，我们可以通过增大温度差、增大传热面积、改变传热介质的性质或者使用辅助传热设备等方法来实现传热的强化。
通过合理选择和组合这些方法，可以提高传热效率，满足各种工艺和设备的要求。
强化传热的方法原理及应用
强化传热的方法原理及应用引言强化传热是一种提高传热效率的方法，它可以在不增加传热面积的情况下增加传热速率。
在许多工程和科学领域中，强化传热被广泛应用，如石油化工、核能工程、食品加工等。
本文将介绍几种常见的强化传热方法，并详细解释它们的原理和应用。
1. 使用导热剂增强传热导热剂是一种能够传递热量的物质，通过选择合适的导热剂可以增强传热效果。
常用的导热剂有液体、气体和固体等。
导热剂的选择要考虑其传热性能、安全性和成本等因素。
•液体导热剂：液体导热剂具有较高的导热性能和流动性，可广泛应用于换热设备中。
常见的液体导热剂有水、有机液体和矿物油等。
•气体导热剂：气体导热剂适用于一些特殊工艺，如高温换热和气体传热。
常用的气体导热剂有空气、氮气和氢气等。
•固体导热剂：固体导热剂具有优良的导热性能和稳定性，适用于高温、高压和易燃的工艺。
常见的固体导热剂有金属、陶瓷和载热盘等。
2. 使用增强换热表面换热表面的结构和形状对传热效率有重要影响。
通过改变换热表面的形态和表面特性，可以增加传热面积和传热速率。
•换热增强剂：换热增强剂是一种可以增加换热表面粗糙度的物质，常见的换热增强剂有翅片、肋片、孔洞和螺旋管等。
这些增强剂可以增加传热表面的有效面积，从而提高传热效果。
•换热增强技术：除了增加换热表面粗糙度外，还可以通过其他方式增强换热效果。
例如，采用湍流流动、喷雾冷却和聚焦太阳能等技术可以改变传热表面的流动模式，增强传热效果。
3. 使用传热增强器件传热增强器件是一种可以改变传热介质流动状态的装置，通过改变流动状态来增强传热效果。
•钳流器：钳流器是一种可以制造涡流效应的装置，可以增加传热介质的湍流程度。
通过将钳流器置于传热介质的流动路径上，可以产生涡流，增强传热效果。
•换热螺旋管：换热螺旋管是一种将流体带到螺旋孔中来增加流体流动路径长度的装置。
在换热螺旋管中，流体沿着螺旋孔流动，增加了传热介质与换热表面的接触时间，提高了传热效率。
强化传热技术的原理及应用实例
强化传热技术的原理及应用实例传热技术广泛应用于各个领域，包括发电、工业生产、环境控制和家庭生活等方面。
随着科技的不断发展，传热技术也在不断更新和完善，其中强化传热技术被认为是一种高效、节能的传热技术，得到了越来越多的应用。
一、强化传热技术的原理强化传热技术是指在传热过程中通过改变传热界面的形态或热介质的流动来提高传热效率的一种方法。
其主要通过增大传热界面的面积或者提高传热过程中的传热效率来实现强化传热。
具体来说，强化传热技术可以分为以下几种类型：1. 内部强化传热技术内部强化传热技术主要是通过改变流体流动方式来提高传热效率。
常见的方法包括增加流速、改变流动方向、引入强制对流以及改变传热介质的物性等。
这些方法可以增强壁面的传热效率，减少传热过程中的局部热阻，提高传热效率。
2. 外部强化传热技术外部强化传热技术则是通过在传热表面上引入一定的扰动来增大传热界面的面积，从而提高传热效率。
常见的方法包括在传热表面上安装翼片、鳍片等结构以及改变传热表面的形状等。
这些方法可以强制流体沿着传热表面运动，增加热传递的表面积，提高传热效率。
3. 相变强化传热技术相变强化传热技术是指通过改变传热介质的相变状态来提高传热效率的一种方法。
常见的方法包括利用相变材料的相变热来增加传热介质的热容量、引入超声波等对相变过程进行控制等。
这些方法可以提高相变介质的传热效率，从而提高传热效率。
二、强化传热技术的应用实例1. 飞机发动机冷却飞机发动机的高温环境对于发动机的正常运行至关重要。
传统的发动机冷却方式是通过空气流动来降低温度，但是这种方法无法在高速飞行时提供足够的冷却。
因此，强化传热技术被应用到了发动机冷却中，通过引入冷却介质的流动和内部强化传热技术来提高冷却效率，从而保证发动机在高温环境下正常运行。
2. 化工反应器化工反应器在工业生产中扮演着重要的角色，而其中的传热过程对于反应器的效率和稳定性也至关重要。
利用外部强化传热技术，可以将反应器表面增加摩擦力，增大传热面积，提高传热效率。
强化传热技术及高效节能设备(华谊交流)
一、换热设备的强化传热技术
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1 换热器的强化传热技术
近20年来，石油、化工等过程工业得到了迅猛发展。 各工业部门都在大力发展大容量、高性能设备，因此要求 提供尺寸小、重量轻、换热能力大的换热设备。 特别是始于20世纪60年代的世界能源危机，加速了当 代先进换热技术和节能技术的发展。强化传热已发展成为 第二代传热技术，并已成为现代热科学中一个十分引人注 目的、蓬勃发展的研究领域。 主要介绍工业化应用的、相对比较成熟的管壳式换热 器无功强化传热技术。
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表面多孔管结构图
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表面多孔管
强化传热机制
性能曲线对比
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3.1 强化传热管元件
9） T形翅片管 T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热 管。其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道 。管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核，由于在 隧道腔内处于四周受热状态，气泡核迅速膨大充满内腔， 持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从管表面细缝 中急速喷出。气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一 定的局部负压，使周围较低温度液体涌入T型隧道，形成持 续不断的沸腾。
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3 管壳式换热器的强化传热技术
管壳式换热器的传热强化研究包括管程和壳程两侧的传 热强化研究。通过强化传热管元件与优化壳程结构实现。 3.1 强化传热管元件 改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各 种形状的插入物。改变传热面的形状有多种，其中用于强化 管程传热的有：螺旋槽纹管、横纹管、螺纹管、缩放管、旋 流管和螺旋扁管等。 另外，也可采用扰流元件，在管内装入麻花铁，螺旋圈 或金属丝片等填加物，亦可增强湍动，且有破坏层流底层的 作用。
菱形翅片管结构图
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3.1 强化传热管元件
简述强化传热的方法
简述强化传热的方法
强化传热是指通过一系列的方法和技术，提高传热效率，使热量能够更快速地传递到目标物体上。
在工业生产和科学研究中，强化传热技术被广泛应用，可以提高生产效率，降低能源消耗，提高产品质量等。
下面我们来简述几种常见的强化传热方法：
1. 换热器：换热器是一种常见的强化传热设备，它通过将热量从一个流体传递到另一个流体，实现热量的转移。
换热器的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
2. 换热管：换热管是一种常见的强化传热设备，它通过将热量从一个流体传递到另一个流体，实现热量的转移。
换热管的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
3. 换热介质：换热介质是一种常见的强化传热方法，它通过将热量从一个介质传递到另一个介质，实现热量的转移。
换热介质的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
4. 换热表面：换热表面是一种常见的强化传热方法，它通过增加换热表面积，提高传热效率。
换热表面的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
5. 换热流体：换热流体是一种常见的强化传热方法，它通过改变流
体的流动状态，提高传热效率。
换热流体的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
强化传热是一种非常重要的技术，可以提高生产效率，降低能源消耗，提高产品质量等。
在未来的发展中，我们需要不断探索新的强化传热方法，为工业生产和科学研究提供更好的支持。
(完整版)强化传热技术及应用
导热及其强化
• 导热现象发生时，物体内部的热量会从 温度较高的部分传递到温度较低的部分， 温度较高的物体会把热量传递给与之接 触的温度较低的另一物体。
• 固体、液体、气体内部或之间都可能发 生导热现象。
导热及其强化
• 傅里叶定律
A dt
dx
• 面积热阻 x
t
(x / A)
导热及其强化
• 电子产品散热：导热（+电绝缘）。导热胶粘剂，特别 适合于不规则形状界面。
导热及其强化
导热及其强化
导热及其强化
导热及其强化
导热及其强化
小结
• 1）减少导热热阻：使用导热系数较高的材料 作为导热介质。如纯银、纯铜、纯铝等。
• 2）减少接触热阻：.a. 提高接触表面光洁度 或增加物体间的接触压力，以增加接触面积； b.在接触面之间充填导热系数较高的气体（如 氦气）；c.在接触表面上用电化学方法添加软 金属涂层或加软金属垫片。
• 3）导热胶粘剂的应用。
辐射换热及其强化
辐射换热： • 0K以上物体都具有发射辐射能的能力； • 波长由短到长依次分为γ射线，Χ射线，紫外线，
可见光，红外线，无线电波； • 同温下黑体的辐射能力最大。
辐射换热及其强化
太阳辐射：
• 组成银河系的有大约两千亿颗恒星，而 太阳只是其中中等大小的一颗；
导热及其强化
• 作为涂层或衬垫用的材料应该具有较低的硬度、 适当的熔点、及较高的导热系数。
• 垫片硬度必须低于基体材料。
• 垫片厚度应该与表面粗糙元高度相当，最好不 要超过粗糙元高度均方根值的两倍。
导热及其强化
• 涂层或衬垫材料的物理特性
导热及其强化
• 铜和铝的导热性能良好，并且价格便宜， 在温度不很高的情况下可用作垫片或涂 层材料。
《强化传热技术进展》PPT课件
生元的结构 形状 大小 方位 数量以及不同发生元间的距
离相对传热壁面的位置等因素有关。
2 、 EHD强化传热
电水动力学(EHD)强化传热是在流体中施以外加电 场，利用电场与流场和温度场的相互作用而达到强化传 热目的的一种主动强化传热方法。EHD强化传热具有设 备简单、应用面广、功耗低和强化传热效果显著等一系
从强化的传热过程来分，分为导热过程的强化、单
相对流传热过程的强化、沸腾传热过程的强化、凝结传 热过程的强化和辐射传热过程的强化。从提高传热系数 的各种强化传热技术来分，可分为有功技术和无功技术， 也将其称为有源强化技术和无源强化技术，主动式强化
技术和被动式强化技术。
强化对流传热，它主要在扩大加热管的有效面积但
1) 在换热功率、工质流量与压力损失相同时，比较二者
的换热面积和体积；
2) 在换热器体积、工质流量与压力损失相同时，比较二
者的换热功率； 3) 在换热面积、换热功率与工质流量相同时，比较二者 的压力损失。但上述评价方法只考虑了单侧的换热效 果，虽有一定参考价值，但不可避免地带有片面性。
综合换热评价是在考虑了换热管内外侧换热(即总 传热系数)的情况下，综合考虑其换热功率、工质流量、 压力损失及换热器体积4方面因素，因而比上述方法更 能反映出强化传热的实际综合效果。而进行技术推广应
又不过分增大流阻的条件下，将加热管子内外表面扎制 成各种不同的表面形状,促进流体产生湍流,提高传热性 能。
强化沸腾传热是通过改良传热表面的性能，来强化 沸腾传热，这种表面改良既要符合传热机理的要求，也 要充分发挥其特点，如表面多孔管、管内表面涂层等都
可以使汽化核心的数量大大增加，从而使沸腾传热系数
复合强化技术
强化传热技术的原理
强化传热技术的原理强化传热技术是指通过改变传热介质的局部流动状态、增大传热面积、增加流体的湍动或实现传热界面的机械振动等方式，以提高传热效率的一系列技术手段。
其主要原理包括增加传热面积、改变流体流动状态以及改善传热介质的传热性能等。
首先，增加传热面积是强化传热技术的基本原理之一。
通过在传热装置内部设置多种形状的传热管或换热器片等结构，可以显著增大传热面积，提高传热效率。
例如，在换热器中采用螺旋翅片管，可以有效增大传热面积，增加传热效果。
此外，通过增加细小的传热介质颗粒或纤维等，也可以增加传热面积，提高传热效率。
其次，改变流体流动状态也是强化传热技术的重要手段之一。
传统的传热方式通常是通过传热介质的自然对流或强制对流来实现的，但这两种传热方式传热效率较低。
通过改变传热介质的流动状态，例如增大传热介质的湍动程度，可以大幅度提高传热效率。
常见的方法包括增加流体的流速，增加传热介质的湍动强度，采用特殊形状的传热管等。
第三，改善传热介质的传热性能也是强化传热技术的重要原理之一。
传热介质的传热性能直接影响传热效率。
不同的传热介质具有不同的传热性能，通过选择合适的传热介质可以提高传热效率。
例如，采用高传热性能的传热介质，如导热油、高导热粉体等，可以显著提高传热效果。
此外，通过添加传热增强剂，改变传热介质的热物性，也可以提高传热效率。
总之，强化传热技术是通过增加传热面积、改变流体流动状态以及改善传热介质的传热性能等手段，以提高传热效率的技术方法。
这些原理不仅可以单独应用，还可以相互结合，形成多种强化传热技术。
在实际应用中，根据不同的传热过程和要求，选择合适的强化传热技术，可以达到更好的传热效果。
强化传热的措施
强化传热的措施1. 概述在各个领域的工业和科学研究中，传热现象是一个非常重要的问题。
传热的效率直接影响着许多过程的效果和成本。
为了提高传热效率和优化传热过程，人们不断探索和提出各种强化传热的措施。
本文将介绍一些常用的强化传热方法和措施。
2. 提高传热界面的热传导热传导是传热的一种基本方式，可以通过提高传热界面的热传导来增强传热效果。
以下是一些常见的提高传热界面热传导的方法：2.1. 使用高热导率材料将高热导率材料用于传热界面的接触面，可以提高热传导率。
例如，使用金属导热垫片或导热膏等材料来增加热传导。
2.2. 加强界面接触通过增加物体之间的接触面积和接触紧密度，可以有效提高传热界面的热传导。
例如，使用镶嵌片、螺纹或凹凸设计等方法来增加界面接触面积和接触效果。
3. 提高传热界面的对流传热对流传热是传热过程中常见的一种方式，通过优化传热界面的对流传热可以提高传热效率。
以下是一些常见的提高传热界面对流传热的方法：3.1. 增大传热面积增大传热界面的面积可以增强对流传热效果。
例如，使用多管或多孔结构来增加传热界面的面积。
3.2. 提高流体速度提高流体在传热界面的速度可以增加对流传热效果。
例如，通过增大流体流速或使用激励器来增加流体的湍流程度。
3.3. 优化传热界面的流动路径通过设计合理的传热界面流动路径，可以使流体在传热界面上形成更为均匀和有效的对流传热。
例如，采用波纹管道设计或增加流体的扰动等方法。
4. 引入传热增强剂除了优化传热界面本身的传热方式，还可以通过引入传热增强剂来提高传热效率。
传热增强剂通常指具有高传热性能的物质或结构，可以用于增强传热过程。
以下是一些常见的传热增强剂及其应用方式：4.1. 纳米粒子将纳米粒子添加到传热介质中，可以增加传热介质的热导率，从而提高传热效率。
常见的纳米粒子包括纳米银、纳米金和纳米二氧化硅等。
4.2. 换热增强表面使用换热增强表面可以增加传热界面的表面积和传热效率。
强化传热原理
（4）横向绕流圆管
（5）横向绕流管束 顺列和叉列
第三章 管内单相流体对流换热的 强化
一、单相流体管内对流换热概述
影响因素: 自然对流、强制对流 层流、紊流、过度区域（流动雷诺数） 入口段、稳定段
– 管内换热强化的方法
原则上分两大类： 第一类为增加管子内侧的换热面积； 第二类是使管内换热系数提高。
例如采用每台换热器全年的费用
六、传热研究方法
理论分析求解
经典方法，求解微分方程组及定解条件，只能解决简 单问题
数值求解
利用数值分析和计算机，可解决较复杂问题，近些年发展迅速， 但紊流模型不够完善。
实验求解
传统方法，可解决复杂问题，可分为直接实验和模型实验。实 验范围和结果适用条件受限
第二章 强化对流换热理论基础
1、对流换热的理 论基础
（1）边界层概念
速度边界层厚度δ和 温度边界层厚度Δ之 间的关系，取决于流 体普朗特数Pr的数值。 当Pr>1时，Δ＜δ；当 Pr＜1时，Δ＞δ
（2）流体流过平壁
当Re的数值达到3．5×1O5时，层流边界层开始向 湍流边界层转变．临界雷诺数的数值还取决于流动 工况、流经物体的几何状况和来流的湍流度．层流
的流动工况，使换热明显提高。
强化换热的特点：
管内翅片对管内层流和紊流均能起到强化作用； 肋片系数越大，强化传热效应均增加； 螺旋翅片的强化效果要好于直肋片； 内翅片管的强化传热效应随Re的增加而减弱； 将肋片开槽，做成分段翅片、弯曲翅片等可进一 步强化翅片的传热。
使用场合：
内翅片管主要适用于管内对流换热系数 相对较小，流体流动雷诺数较小时的场 合，它不适合于流体易阻塞，易结垢的 场合。
强化传热的例子
强化传热是指通过各种方式来提高传热过程的效率和速度。
以下是一些关于强化传热的例子：
1. 换热器设计优化：在换热器中，通过改进流体的流动分布、增加传热表面积和优化管道结构等方式，可以提高传热效率。
例如，采用螺旋肋型管或增加片翅片数量，可以增大传热面积并增强对流传热。
2. 相变传热技术：利用物质的相变（如液体-气体相变）过程，可以实现更高效的传热。
例如，蒸发器和冷凝器中的相变传热过程常用于制冷和空调系统中，能够实现快速的热交换。
3. 高效导热材料：使用导热性能更好的材料作为热传导介质，可以提高传热速率。
例如，铜、铝等金属具有良好的导热性能，常用于制造散热器和热交换器以促进热量传递。
4. 空气增压技术：在气体传热过程中，通过增压将空气强制送入传热区域，可以加快传热速率。
这种技术常用于燃烧设备、烘干设备等领域，以提高能量利用效率。
5. 渦流增强传热技术：通过设计具有特殊结构的表面，如螺旋状或条状的凹凸纹理，可以增加流体在传热表面上的湍流运动，
从而增强对流传热的效果。
这种技术常用于换热器和燃烧室中，以提高传热效率。
这些例子只是强化传热的一部分应用，实际上还有许多其他技术和方法可用于提高传热过程的效率。
强化传热的目的是通过优化传热条件和传热界面，提高热量传递的速度和效率，从而实现更有效的能量转移和利用。
强化传热技术及其应用
强化传热技术及其应用
强化传热技术是一种通过改进传热介质（如流体）以及加入某些物理、化学或结构因素来提高传热效率的技术。
它的应用范围非常广泛，包括化工、制药、石油、电力等行业。
以下列举一些常见的强化传热技术及其应用。
1. 换热器增强传热技术：通过改善换热器的结构设计、增加传热面积或使用辅助传热器件等方式来提高传热效率。
应用于化工、石油等行业中的冷却、蒸发、蒸汽管路等工艺中。
2. 湍流增强传热技术：通过增加流体的湍流度、改变流体流动状态等方式来提高传热效率。
应用于化工、制药、石油等行业中的传热、冷却、加热等工艺中。
3. 热管增强传热技术：利用热管中的工作流体的相变过程来增强传热效率。
应用于电子、航空航天等领域中的散热、温控等技术中。
4. 纳米材料增强传热技术：利用纳米材料的特异性能来增强传热效率。
应用于电子、计算机等领域中的散热技术中。
5. 超临界流体增强传热技术：利用流体处于超临界状态下的特异性质，以及超临界状态下的相变过程来增强传热效率。
应用于石油、化工等领域中的提取和分离过程中。
强化传热的有效措施
强化传热的有效措施
1. 加大对流强化传热的动力：
①安装增压设备：利用离心式增压器，可以提高流体流动时产生的临界速度和摩擦，从而提高流体传热能力。
②改善形状：改变传热元件的面积、形状和流体静压梯度，以创造新的传热条件，同时减少理想状态的损耗，提高对流强化传热效率。
③调整流量：通过调整流量，可以根据具体要求调节传热能力，从而达到优化传
热效率的目的。
2. 降低流体摩擦系数：
①降低有效粘度：通过使用表面活性剂或其他流体再生工艺，可以降低粘度，从
而减少流体摩擦阻力。
②提高流动速率：采用恒定喷射孤立和/或其他粒子排放技术，能够降低流体摩擦
系数。
3. 优化结构形式：
①避免湍流渐近层折叠：除了改善元件外形外，还应尽量避免湍流渐近层的折叠，以提高流场的定性改善传热率。
②添加胀孔：将胀孔添加到管道、夹套等管件中，可以改变流场的传热模式，增
加传热效率。
4. 改变流体特性：
①使用增温材料：增温材料可以有效改变流体表面温度，缓解温度不均匀性，从
而提高热传导率，改善对流强化传热效率。
②采用多孔材料：利用流体力学模拟，将小孔设置在流体对流部位，从而改变流
体通道的流动特性，有效改善对流强化传热的效果。
通过上述措施，可以有效改善对流强化传热的性能，达到提高运行效率和减少能耗的目的。
除此之外，还要限制设备工作的温度范围，注意温度的均匀性，避
免长期运行过热或过冷，以防止发生瓦楞等情况。
定期检查和维护对流传热设备，以及添加冷却物质，对于正确使用对流强化传热设备也是十分重要的。
强化传热技术
强化传热技术1、强化传热的⽬的是什么？（1）减⼩初设计的传热⾯积，以减⼩换热器的体积和重量；（2）提⾼现有换热器的能⼒；（3）使换热器能在较低温差下⼯作；（4）减少换热器的阻⼒，以减少换热器的动⼒消耗。
2、采⽤什么⽅法解决传热技术的选⽤问题？（1）在给定⼯质温度、热负荷以及总流动阻⼒的条件下，先⽤简明⽅法对拟采⽤的强化传热技术从使换热器尺⼨⼤⼩、质轻的⾓度进⾏⽐较。
这⼀⽅法虽不全⾯，但分析表明，按此法进⾏⽐较得出的最佳强化传热技术⼀般在改变固定换热器三个主要性能参数（换热器尺⼨、总阻⼒和热负荷）中的其他两个，再从第三个性能参数最佳⾓度进⾏⽐较时也是最好的。
（2）分析需要强化传热处的⼯质流动结构、热负荷分布特点以及温度场分布⼯况，以定出有效的强化传热技术，使流动阻⼒最⼩⽽传热系数最⼤。
（3）⽐较采⽤强化传热技术后的换热器制造⼯艺、安全运⾏⼯况以及经济性问题。
3、表⾯式换热器的强化传热途径有哪些？（1）增⼤平均传热温差以强化传热；（2）增加换热⾯积以强化传热；（3）提⾼传热系数以强化传热。
4、何为有功和⽆功强化传热技术？包括哪些⽅法？从提⾼传热系数的各种强化传热技术分，则可分为有功强化传热技术和⽆功强化传热技术两类。
前者也称主动强化传热技术、有源强化技术、后者也称为被动强化技术、⽆源强化技术。
有功强化传热技术需要应⽤外部能量来达到强化传热的⽬的；⽆功传热强化技术则⽆需应⽤外部能量即能达到强化传热的⽬的。
有功强化传热技术包括机械强化法、震动强化、静电场法和抽压法等；⽆功强化传热技术包括表⾯特殊处理法、粗糙表⾯法、扩展表⾯法、装设强化元件法、加⼊扰动流体法等。
5、单项流体管内强制对流换热时，层流和紊流的强化有何不同？当流体做层流运动时，流体沿相互平⾏的流线分层流动，各层流体间互不掺混，垂直于流动⽅向上的热量传递只能依靠流体内部的导热进⾏，因⽽换热强度较低。
因此，对于强化层流流动的换热，应以改变流体的流动状态为主要⼿段。
强化传热技术简介
强化传热技术简介强化传热技术是指能显著改善传热性能的节能新技术，其主要内容是采用强化传热元件，改进换热器结构，提高传热效率，从而使设备投资和运行费用最低，以达到生产的最优化。
发展早在18世纪初就提出让风吹过物体表面强化对流传热。
但该技术真正引起人们重视是在20世纪60年代后，由于生产和社会发展的需要，强化传热技术载30多年来得到了广泛的发展和应用。
迄今为止，强化传热技术在动力，核能，制冷，石油，化工乃至国防工业等领域中得到广泛应用，国内外公开发表的论文和研究报告超过6000篇，获得了数百项专利，已发展成为成熟的第二代传热技术。
能源存在形式：矿物核能，地热能，化石燃料的化学能，太阳辐射能，海洋温差能，潮汐能，生物能，江河水利能，风能等，能量实质上就是各种运动形式相互联结，作用，转化的唯一媒介和桥梁，而能量利用的本质则是人为的以自然发生的变化去促成人类所需要的变化。
能源不仅是人类社会生存与发展的最基本的物质基础，而且是发展社会生产力的基本条件。
由于多年来对能源进行了不适当的开发利用，自20世纪70年代初中东石油危机爆发以来，以能源为中心的环境，生态和社会经济问题日益加剧，世界各国从发认识到节能的重要意义，能源的合理利用已成为当今世界各国应如何良性发展工业的核心问题，各种节能技术如雨后春笋般竞相出现。
强化传热技术的分类强化传热技术分为被动式强化技术(亦称为无功技术或无源强化技术)和主动式强化技术(亦称为有功技术或有源强化技术)。
前者是指除了介质输送功率外不需要消耗额外动力的技术; 后者是指需要加入额外动力以达到强化传热目的的技术。
2.1被动式强化传热技2.1.1 处理表面包括对表面粗糙度的小尺度改变和对表面进行连续或不连续的涂层。
可通过烧结、机械加工和电化学腐蚀等方法将传热表面处理成多孔表面或锯齿形表面, 如开槽、模压、碾压、轧制、滚花、疏水涂层和多孔涂层等。
此种处理表面的粗糙度达不到影响单相流体传热的高度, 通常用于强化沸腾传热和冷凝传热。
传热过程的强化措施
传热过程的强化措施
传热过程的强化措施是指通过一系列技术手段，提高传热效率，实现节能减排的目的。
在工业生产中，传热过程占据了很大的比重，因此强化传热过程是非常重要的。
一、增加表面积
增加表面积是传热过程的一个重要强化措施，该方法主要是通过改变热交换器的形状、结构等，使热交换面积增加，从而提高传热效率。
例如，在换热器中增加管束，减小管子的直径，可以增加传热面积，提高传热效率。
二、增加传热物质的流速
增加传热物质的流速也是传热过程的另一个强化措施。
在传热器中，当传热物质的流速增加时，可以增加传热表面积的利用率，从而提高传热速率。
但是，需要注意的是，流速过大会造成传热物质的流体阻力增大，因此要掌握恰当的流速。
三、提高传热物质的传热系数
提高传热物质的传热系数是强化传热过程的另一个重要措施。
传热系数的大小会直接影响传热速率，因此提高传热系数是提高传热效率的关键。
可以通过增加传热物质与壁面的接触面积，改变传热物质的流动状态，采用新型导流板等方法来提高传热系数。
四、利用辅助传热设备
利用辅助传热设备也是强化传热过程的一种有效方法。
例如，直接注入高速气流，采用微波辐射加热等方法来提高传热速率，这些设备可以有效地改善传热过程的传热条件，提高传热效率。
总之，强化传热过程是一个提高传热效率的重要措施，在寻求经济、高效、可靠的传热方式方面，有着重要的意义。
大家应当结合实际情况，选择恰当的强化手段，提高传热效率，实现资源节约和环保减排的目标。
强化传热原理
增强对流换热系数α是关键
原理
（1）减薄温度边界层 （2）增加边界层内的扰动 强化对流换热的新概念，既流线和等温
线的夹角可以强化传热。
强化单相介质对流换热
（1）采用提高工质流速
（2）使流体横向冲刷管束，消除流体流动时出现的旋涡死滞区
（2）增加流体的扰动和混合、破坏流体边界层或层流底层的发展、 改变换热面表面状况等。例如采用粗糙表面（螺纹管、螺旋槽管、 波形板 ），扩展表面 （翅片管、内肋管 ），旋涡发生器 （扭带、 螺旋线圈、导流叶片 ）
强化有相变的沸腾传热过程
增加换热面上的汽化核心及生成汽泡的频率 。例如采用高效多孔换 热表面可以将沸腾换热系数提高近十倍 （表面渗层、表面喷涂、表 面滚花 、开槽表面 ）
强化有相变的凝结传热过程
实现珠状凝结（表面镀层）
减薄凝结液膜厚度 （内肋管，外肋管，扭带、螺旋线圈等）
四、强化传热技术的分类
按强化手段分类，传热强化可分为被动式和主 动式两大类
（1）主动式（需要外部能量消耗 ），可分为 换热面振动、流体振动、电场作用、注入或吸 出、冲击射流等
（2）被动式（不需要外部能量 ），主要有处 理表面、粗糙表面、扩展表面、旋涡发生器， 利用表面张力的结构和在流体中加添加剂等
五、强化传热技术的效应评价原则
强化传热被誉为“第二代传热技术”，是上世 纪六十年代以后发展起来的一种改善传热性能 的先进科学技术。四十多年来，强化传热的研 究一直十分活跃。国内外众多的科研机构、高 等院校和生产部门都进行了大量卓有成效的工 作，迄今为止，单就工程意义重大的对流换热 方面就每年发表了近千篇以上的论文和报告， 研究领域几乎涉及到工业的所有部门。大批强 化传热研究成果投入商品化运营，已取得了显 著的经济效益和社会效益。
关于简析强化传热技术及一些典型的应用
关于简析强化传热技术及一些典型的应用由于生产和科学技术发展需要强化传热从80年代起就引起了广泛的重视和发展。
表现在设计和制造各类高性能热设备，航空，航天及核聚变等尖端技术，计算机里密集布置电子元件的有效冷却。
正是上述原因促使人们对强化传热进行及为广泛的研究和探讨，从80年代到现在近20多的时间里，世界各国的科学领域里，有关强化传热研究报告举不胜数。
一、强化传热技术的分类（一）导热过程的强化导热是热量传递的三种基本方式之一，它同样也存在着强化问题。
导热是依靠物体中的质量（分子，原子，或自由电子）运动来传递能量。
固体内部不同温度层之间的传热就是一种典型的导热过程，但固体之间接触存在着接触热阻，降低了能量的传递，在高热流场合下，为了尽快导出热量必须设法降低接触热阻，一般可采用以下方法：1、提高接触面之间光洁度或增加物体间的接触压力以增加接触面积2、在接触面之间填充导热系数较高的气体（如氦气）3、在接触面上用电化学方法添加软金属涂层或加软技术垫片（二）辐射换热的强化辐射换热普遍存在于自然界和许多生产过程中，只要物体温度高于绝对零度，它就能依靠电磁波向外发射能量，所以物体之间总是存在着辐射换热，在物之间温度差别不是很大的情况下，辐射换热可以忽略，但在高温设备中辐射却是换热的主要方式。
而影响辐射换热的因素主要有：表面粗糙度，固体微粒，材料。
（三）对流换热强化对流强化传热与流体的物理特性，流动状态，流道几何形状，有无相变发生以及传热壁面的表面状况等许多因素有关。
其中对流换热的有源强化又可分为：利用机械搅动加强流体与壁面间的传热，流体脉动和传热面震动时的对流换热，电磁场作用下的对流换热，经过多孔壁有质量透过时的壁面换热。
而对流换热的无源换热又可分为：管内插入物对传热的增强，涡旋流动的强化传热，添加物对流换热，流化床与埋管间的传热，射流冲击。
二、强化传热的途径在热设备中应用强化传热技术的目的一般有：（1）增加输热量；（2）减少换热面积和缩小设备体积；（3）降低载热剂输送功率的消耗；（4）降低高温部件的温度。
强化传热种类概述
强化传热种类概述强化传热种类一、强化传热技术的种类提高传热系数的传热技术可分为有功强化传热技术和无功强化传热技术两类。
有功强化传热技术需要应用外部能量来达到强化传热的目的;无功强化传热技术则无需应用外部能量。
有功强化(亦称主动式强化)传热技术包括:机械强化法,振动、电场、磁场、光照射、喷射冲击等。
无功强化(亦称被动式强化)传热技术包括:表面特殊处理法、粗糙表面法、扩展表面法和扰动流体法等。
两种传热技术与光管对比结果,见表1。
有功强化传热和无功强化抟热可以综合利用,以达到更好的传热效果。
这种强化传热技术称为合成强化传热。
二、各种类强化传热简单举例1、粗糙表面法、扰动流体法结合的复合传热方法：例如：粗糙管换热器中沿传热管轴向间隔分置旋流片的两区协同强化传热方法。
旋流片使流体产生螺旋流，螺旋流在离开旋流片之后依靠自身的运动惯性保持一定距离的自旋流，对管道近壁区与中心区产生互动的协同传热强化。
此外，该方法也可用于管间，除了对管间管束的机械支撑外，旋流片也可使管间流体产生自旋运动，实现壳程流体的两区协同传热强化。
2改变传热面的形状：换热管壁被挤压成螺旋槽状，在管内壁形成一圈圈突出的圆环。
由依次交替的收缩段和扩张段组成的波形管道。
管外包扎钢丝等。
例如：i、在管内壁有若干月牙体，所述月牙体是半圆或小半圆体，其弦面紧贴管内壁；本实用新型同时具有强化传热传质作用，结构简单，不必二次安装。
3、扰动流体法：在传热面上或传热流路内设置各种形状的湍流增进器或内插物。
应用电磁场及协同作用强化传热。
如果能适当控制由流体流动而引起的管子震动，可以强化强热，但是若控制不当，则对设备有害。
例如：i、设计一个可安装在热交换器的入口处的环形筛网。
该环形筛网有中心通孔，通孔的环周有筛网或栅状结构。
使用本装置后，混合有摩擦减阻材料的液体在流经此筛网时，筛网使靠近管壁的液体的层流结构获得破坏，并转变成紊流，从而使流体与管壁的换热方式从层流换热转变成紊流换热，从而大大提高流体与管壁的对流换热系数，使整个热交换器的换热系数得到提高。
强化传热技术进展
的各种强化传热技术来分，可分为有功技术和无功技术，
也将其称为有源强化技术和无源强化技术，主动式强化
技术和被动式强化技术。
强化对流传热，它主要在扩大加热管的有效面积但
又不过分增大流阻的条件下，将加热管子内外表面扎制
成各种不同的表面形状,促进流体产生湍流,提高传热性
能。
强化沸腾传热是通过改良传热表面的性能，来强化
强化传热研究的主要任务是改善、提高热传播的速
率，以达到用最经济的设备来传递规定的热量，或是用
最有效的冷却来保护高温部件的安全运行，或是用最高
的热效率来实现能源合理利用的目的。
二、强化传热的主要途径
强化传热技术就是当高温流体和低温流体在某一传
热面两侧流动时，使单位时间内两流体间交换的热量Q
增大。从传热速率方程式Q=KA△tm可知，扩大传热面 积A、加大平均温差△tm和总传热系数K均可提高传热速 率，在换热器的研究、设计和使用操作中，大多均从这
4) 提高原有热传递表面。将表面憎水性的涂层或涂上多 孔性的覆盖层等，这除了增加表面积和粗糙度外，还改 变了表面的润湿性和汽化核心数目，对于有相变换热的 增强往往具有特殊意义。如凝汽器的传热管表面即可做 此处理。
2、 加大平均温差△tm的措施
1) 尽量采取近于逆流的传热方式。逆流平均温差大于顺 流平均温差。但对于各种多程折流或交流即有顺流又有 逆流在任何条件下都有利。
螺旋管、涡流发生器和机械搅动等，对于层流换热 都有显著的增强作用，但对湍流换热系数的提高却收效 不大；强电场的存在，不仅可以增强单相介质的层流换 热，而且对于增强凝结和沸腾状态下的传热也有明显的 作用；各种不同形状的扰流子和扩展表面，对于无相变 和有相变的换热过程都有一定的强化作用，其中扩展表 面尤其适合于气体换热装置。
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1、强化传热的目的是什么？
（1）减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；（2）提高现有换热器的能力；（3）使换热器能在较低温差下工作；（4）减少换热器的阻力，以减少换热器的动力消耗。
2、采用什么方法解决传热技术的选用问题？
（1）在给定工质温度、热负荷以及总流动阻力的条件下，先用简明方法对拟采用的强化传热技术从使换热器尺寸大小、质轻的角度进行比较。
这一方法虽不全面，但分析表明，按此法进行比较得出的最佳强化传热技术一般在改变固定换热器三个主要性能参数（换热器尺寸、总阻力和热负荷）中的其他两个，再从第三个性能参数最佳角度进行比较时也是最好的。
（2）分析需要强化传热处的工质流动结构、热负荷分布特点以及温度场分布工况，以定出有效的强化传热技术，使流动阻力最小而传热系数最大。
（3）比较采用强化传热技术后的换热器制造工艺、安全运行工况以及经济性问题。
3、表面式换热器的强化传热途径有哪些？
（1）增大平均传热温差以强化传热；（2）增加换热面积以强化传热；（3）提高传热系数以强化传热。
4、何为有功和无功强化传热技术？包括哪些方法？
从提高传热系数的各种强化传热技术分，则可分为有功强化传热技术和无功强化传热技术两类。
前者也称主动强化传热技术、有源强化技术、后者也称为被动强化技术、无源强化技术。
有功强化传热技术需要应用外部能量来达到强化传热的目的；无功传热强化技术则无需应用外部能量即能达到强化传热的目的。
有功强化传热技术包括机械强化法、震动强化、静电场法和抽压法等；无功强化传热技术包括表面特殊处理法、粗糙表面法、扩展表面法、装设强化元件法、加入扰动流体法等。
5、单项流体管内强制对流换热时，层流和紊流的强化有何不同？
当流体做层流运动时，流体沿相互平行的流线分层流动，各层流体间互不掺混，垂直于流动方向上的热量传递只能依靠流体内部的导热进行，因而换热强度较低。
因此，对于强化层流流动的换热，应以改变流体的流动状态为主要手段。
当流体做湍流运动时，流体的传热方式有两种：在层流底层区的热量传递主要依靠导热；而在底层以外的湍流区，除热传导以外，主要依靠流体微团的混合运动。
除液态金属以外，一般流体导热率都很小，湍流换热时的主要热阻在层流地层区。
因此对于强化湍流流动的换热，主要原则应是减薄层流底层的厚度。
6、管式换热器一般采用圆管还是矩形通道？为什么？
在管子数目、工质流量及管道横截面周界均给定的情况下，圆形管道的流通截面积最大，矩形的最小，而流速恰好相反。
在个管道中温度条件相同时，矩形管道能增加换热系数，但同时阻力也剧增，这就是管式换热器一般采用圆管而不用换热效果横好的矩形管道的原因。
7、采用扩张-收缩管式如何强化传热的？
流体在扩张段中产生的强烈漩涡被流体带入收缩段时得到了有效利用，从而增强了传热。
此外，在收缩段中由于流体流过收缩截面时流速增高，使流体边界层中流速也相应增高，从而也增进了传热效应。
8、轧槽管强化换热的机理是什么？
轧槽管有强化换热效果是因为管内存在两种流动。
一是轧槽管内的凸起对近壁区流体起限制作用，使其产生附加旋流运动，从而减薄了传热边界层的厚度，提高了传热效率。
二是轧槽管内的凸起导致逆向压力梯度，使边界层分离，而使流体径向混合加强，提高了传热效率。
9、管内插入纽带达到强化换热效果的原因是什么？
（1）纽带的插入使得圆管的水力直径dh减小，从而导致换热系数增大。
（2）纽带的存在使得流体产生一个切向速度分量，其流动速度增大（尤其是靠近圆管管壁面处）。
由于壁面处剪切应力的增大和二次流导致的流体混合的增强，使换热得以强化。
（3）如果纽带与管子壁面处紧密接触，他们之间的接触热阻较小，则可增大有效的换热表面面积。
10、何谓错开扭带？强化传热的机理是什么？
答：（1）将扭率为y的扭带剪成长度为H/2（即扭转180°的轴向长度）的一系列短扭带元件，然后使每一元件互相错开90°并保持同一旋转方向做点焊连接，便形成了错开扭带。
（2）错开扭带在管内流体中引起的旋转、流体的不断分割和掺混使得中心流体与管壁流体产生较强的径向混合，破坏边界层的发展，从而强化传热过程。
11、在管内插入螺旋线圈的传热强化机理是什么？什么情况下宜采用？答：（1）在管内插入金属螺旋线圈是一种有效且简易可行的传热强化方法。
将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成螺旋线圈强化传热管。
在内插螺旋线圈管子的近壁区域，流体一方面由于螺旋线圈的作用发生旋转，一方面还周期性的受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。
（2）由于绕制线圈的金属丝较细，流体旋转强度较弱，因此这种强化管的流动阻力相对较小。
在管内流体流速较大的情况下，为了防止强化管阻力过大，可采用这种螺旋线圈强化管。
12、采用横纹槽管强化纵向冲刷管束的换热有哪些优点？
答：一，横纹槽管不像外肋管那样会由于肋片的存在而增大管子的周边尺寸，使管子难以紧凑布置，采用横纹槽管可使管束布置紧凑，适用于紧凑式换热器。
二，横纹槽管是一种双面强化传热的管型，其内、外壁被轧制成环状波纹凸肋，使内壁能改变流体边界层的状态，外壁能增大扰动，因此，横纹槽管不仅使管外换热得以强化，而且可同时强化管内换热过程。
三，制造及装配工艺简便。
13、管束采用肋片扩展表面如何达到强化传热的？
当换热器俩测流体的换热系数相差较大时，在换热系数较小的一侧应用肋片管，可扩大换热面表面积，并促进流体的扰动而减小传热热阻，有效地增大传热系数，从而增加传热量，或者在传热量不变时减小换热器的体积，达到高效紧凑的目的。
14、在板式换热器中，肋片的作用是什么？
（1）增大传热面积，并利用比隔板大得多的比表面积提高换热器的紧凑性；（2）由于肋片的特殊结构，特别是采用各种异形扩展换热面后，流体在流道中产生强烈扰动，使边界层不断破坏、更新，从而有效地降低热阻，提高传热效率；（3）由于
肋片在隔板之间起着加强肋的作用，使板束形成牢固的整体，提高了换热器的强度和承压能力。
15、在气体中加入液体添加剂是如何强化单相流体对流传热的？
在气体中加入液体通常是指向气流中喷入小液滴，换热面为液滴湿润，在换热面上形成的液膜发生蒸发，并对流动边界层产生扰动。
如果换热面能被加入的液体完全湿润，则可大大增强传热。
在换热面不为喷入的水滴湿润时，也可取得一定得传热强化效果。
在这种情况下，由气体上游喷入的液滴将气流冷却至湿球温度，然后液滴在气流流经换热面时与其发生换热。
当液滴温度低于气流温度时，可获得较好的传热效果。