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。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