强化传热传质的现状与展望
强化传热技术
强化传热技术研究进展1概述由于生产和科学技术发展的需要，强化传热技术从上世纪80年代以来获得了广泛的重视和发展。
首先，随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。
世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。
设计和制造各类高性能换热设备是经济地开发和利用能源的最重要手段，这对于动力、冶金、石油、化工、制冷及食品等工业部门有着极为重要的意义。
其次，随着航空、航天及核聚变等高顶尖技术的发展，各种设备的运行时的温度也不断升高为了保证各设备有足够长的工作寿命及在高温下安全运行，必须可靠经济的解决高温设备的冷却问题。
最后，随着计算机的迅速发展，密集布置的大功率电子元件在电子设备中的释能密度日益增加。
电子元件的有效冷却，是电子设备性能和工作寿命的必要保证。
正是基于以上原因促使人们对强化换热进行了极为广泛的研究和探讨，力图从理论上解释各种强化传热技术的机理，从大量的实验资料中总结其规律性，以便在工业上加以推广应用，并发现新的更为经济实用的强化传热技术，因此近40年来在世界各国强化传热技术如雨后春笋般不断涌现出来。
20世纪80年代以来，我国经济发展迅速而能源生产的发展相对要滞后得多。
面对改革开放带来的经济高速发展态势，能源供应难以满足迅速增长的需求，节能成为关系到能否可持续发展的重大问题，近年来我国也在节能领域取得了显著的成绩。
1980年到2000年中国经济年平均增长9.7% 而能源消耗的年增长仅为4.6% 节能降耗年平均达5%。
“九五”期间我国每万元国内生产总值GDP能耗1990年价由1995年的3.97吨标准煤下降到2000年的2.77 吨标准煤累计节约和少用能源达4.1亿吨标准煤；主要耗能产品单位能耗均有不同程度下降。
按“九五”期间直接节能量计算节约的能源价值约660亿元；节约和少用能源相当于减排二氧化硫820万吨二氧化碳计1.8亿吨。
当前中国在能源利用效率、能耗等方面与世界先进国家相比还存在较大差距，能源节约还有很大的潜力。
换热器强化传热方法及研究进展
换热器强化传热方法及研究进展摘要：管壳式换热器的应用领域非常广泛，对其进行强化传热方面的研究具有显著的经济效益和社会效益，不仅符合国家对企业节能减排的要求，而且能够降低企业的生产成本。
无论换热器的管程还是壳程强化传热技术，都会朝着结构简单、传热效率高的方向发展。
关键词：换热器；强化；传热《“十二五”节能减排综合性工作方案》明确提出，到2015年，全国万元国内生产总值能耗下降到0.869吨标准煤；“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。
主要实施的措施是调整优化产业结构，加快淘汰落后产能，推动传统产业改造升级，加快节能减排技术开发和推广应用，重点推广高效换热器等节能减排技术。
我国石化行业的换热设备以管壳式换热器为主，而且传统弓形折流板换热器占到总量的70%～80%。
弓形折流板换热器固然有其优点，并在产业节能方面做出了巨大贡献，但在新的节能减排形势下，其缺点（压降大、存在大量流动死区、振动大、传热效率低等）严重限制了自身的生存和发展空间，同时也推进了强化传热理论和换热器的发展。
一、强化传热理论的工程应用根据强化传热理论，在管的两侧范围内，需要增大传热系数较小的一侧才能有效改进总传热系数。
由于无法确定所有工况下，需要增大管内或管外的传热系数以得到最高的总传热系数，因此，强化传热理论在工程中的应用不是单一的模式，而是呈现出3种趋势，即对管内、管外、管束整体的强化传热。
无论是那种类型的强化传热结构，都已经细化出许多更新类型，且其适用的工作环境和强化效果各异。
管程强化传热高效强化传热管的研究一直是传热领域最活跃和最有生命力的重要研究课题。
管程强化传热技术可归结为两个方面，其一是改变换热管形状以加大管程流体湍流程度或传热面积，如螺纹管、伸缩管、波纹管、翅片管等，其中研究较多、较典型的是螺纹管和翅片管；另一种是管内插物，用来增强管程湍流程度，常见的有管内插纽带、绕丝花环等，其中，内插纽带由于制造简单，传热效果优良，得到了国内外研究人员的广泛认定。
生产过程中的传热传质特性研究与改进
生产过程中的传热传质特性研究与改进在工业生产中起着至关重要的作用。
传热传质过程是指热量和物质在生产过程中的传递和转移过程，其特性直接影响着生产效率和产品质量。
因此，对传热传质特性进行深入研究并不断改进是提高生产效率和产品质量的关键。
一、传热传质特性的研究意义传热传质特性的研究对于工业生产具有重要的意义。
首先，传热传质特性的研究可以帮助我们深入了解热量和物质在生产过程中的传递规律，为生产过程的优化提供理论依据。
其次，通过研究传热传质特性，可以发现生产过程中存在的问题并提出改进措施，提高生产效率和产品质量。
此外，传热传质特性的研究还可以为新材料和新工艺的开发提供重要参考。
二、传热传质特性的影响因素传热传质特性受多种因素的影响，包括物质的性质、传热传质介质的性质、传热传质表面的特性等。
物质的性质包括热导率、热容量、密度等，这些性质直接影响着物质的传热传质特性。
传热传质介质的性质包括流体的性质、流动状态等，这些因素对传热传质过程的效率和速度有着重要影响。
传热传质表面的特性包括表面粗糙度、表面温度等，这些因素影响着传热传质的传递效率。
三、传热传质特性的改进方法为了改进传热传质特性，可以采取多种方法。
首先，可以通过改变传热传质介质的性质来提高传热传质效率，例如选择导热性能更好的材料。
其次，可以通过优化传热传质表面的特性来提高传热传质效率，例如提高表面的热传导率。
此外，还可以通过改变传热传质过程的工艺参数来提高传热传质效率，例如调节流体的流速和温度等。
四、传热传质特性的研究案例为了更好地理解传热传质特性的研究与改进，我们可以通过一个具体的案例来进行分析。
以某工业生产过程中的传热传质问题为例，通过对传热传质特性的研究，发现了传热传质介质的热导率较低，导致传热效率不高。
为了改进传热传质效率，我们可以采取提高传热介质的热导率的方法，例如选择热导率更高的介质。
通过这种改进措施，可以提高传热效率，提高生产效率和产品质量。
强化传热的措施
被动强化传热技术
扩展表面：通过增加传热表面的面积，如使用肋 片、鳍片或散热片等，以增加传热效果。扩展表 面可以增加传热表面的有效面积，从而提高传热 效率。
相变材料：利用相变材料在相变过程中吸收和释 放大量潜热的特点，强化传热效果。相变材料可 以在恒温下实现热量的储存和释放，从而提高传 热系统的整体性能。
01
微型化与集成化
随着微电子技术的飞速发展， 传热设备将越来越微型化、集 成化。未来传热技术需要在更 小的空间内实现高效传热，为 微电子设备的散热提供解决方 案。
03
02
智能化传热技术
04
多场耦合传热研究
在实际工程应用中，传热过程 往往伴随着流动、电磁等多物 理场耦合作用。未来强化传热 研究将更加注重多场耦合作用 下的传热机理与性能优化。
改进传热介质
04
通过改进传热设备的结构设计 ，提高设备传热效率。例如， 采用更高效的传热元件、增加 传热面积、优化流体流动路径 等，以降低热阻，提高传热效 果。
采用高强度传热材 料
选择具有高导热系数的材料，如 铜、铝等，用于制造传热设备， 可以显著提高传热效率。同时， 研究新型高热导率材料，如石墨 烯等，有望为强化传热领域带来 革命性突破。
采用扩展表面
通过增加辐射体的表面积，如采 用肋片、鳍片等扩展表面，可以 增加辐射传热面积，从而提高辐 射传热效率。
多层辐射面
设计多层辐射面结构，使热量在 多层辐射面之间反复传递，增加 辐射传热的有效面积。
提高辐射率
选用高辐射率材料
选择具有高辐射率的材料作为辐射传热介质，如黑体辐射 材料，可以显著提高辐射传热效率。
随着强化传热技术的不断发展和应用，将 推动工业生产设备和技术不断升级，提高 产业整体竞争力和可持续发展水平。
管壳式换热器的强化传热技术及展望
提 高液 体 的导热 系数 的一种 有 效方式 是 在液体
中添加金属 、 非金属或 聚合物 固体粒 子。由于固体
１ ・ 究 与 应 用 ・ ８ 研
纺织机械
２１ ０ ２年 第 １ 期
得 导流筒成 斜 口形 状 ， 证 流体 沿 周 向均匀 进 入 壳 保
体 ， 图 ２所示 。这种 结 构 基本 可 以克 服 等直 导 流 如 简 装置存 在 的介 质进 入 壳 程 时 流 体 阻 力 不 同 的缺
图 １ 多孔 介质 材 料 及 空 隙 表 面
减少传热死区及防止进 口段可能 出现的流体振动。
夹套 式 变 截 面 导 流 筒 折 流 杆 换 热 器 由杆 圈 （ 栅 、 杆
１ ３ 流 动 介质 强化换 热 ］ ．
圈） 支撑 、 变截面导流筒 与夹套三个元件组合而成。
在很 大程 度上 ， 套 式 变 截 面 导 流简 装 置 是对 传 统 夹 的导 流筒 结构 的简 化 。该 装 置 采 用 变截 面结 构 ， 使
时可提高 流速 ， 利 于 在较 低 处 理 量 ： 下 纵 流 壳 有 Ｉ 况
程换 热器 传热性 能 的提 高 。 ３ ２ ４ 流量变 化 时 ， 同直径 的管 内传 热 系数 的变 ．． 不 化是不 同 的 ， 其 是 在 流 量 突 降 ， 内 的 流璇 足 尤 管
点 ， 流体能 够 比较 均 匀 的进 入 壳 程 。工业 实 际应 使 用证 明 ： 与传 统折 流板换 热器 相 比 ， 该新 型纵流 壳程 换 热器 的综合 指 标 ａＡ ／ ｐ提 高 了 ５ ％左 右 ， 备 重 ０ 设 量减 轻 了 ２ ％－４ ％。同时传 热 效 率 大 幅度提 升 。 ０ － ０ 目前 ， 该新 型纵 流壳 程 换 热器 已广 泛 应用 于 各 种 生 产实 践 中 ， 时取得 了显著 的经济 效益 和社会 效益 。 同
化学反应中的传热传质研究
化学反应中的传热传质研究在化学反应中，传热传质是一个关键的过程。
随着化学反应的进行，物质之间发生的能量和物质的转移不可避免地影响着反应速率以及反应结果。
因此，对于化学反应中的传热传质研究具有重要的意义。
本文将从传热、传质以及两者的耦合角度出发，详细讨论这一研究方向的现状与未来发展方向。
传热传热是指物质之间由高温处到低温处的热量传递过程。
在化学反应中，传热是影响反应速率和反应过程的重要因素。
传热研究可以分为三个方面，即传热机理、传热方式和传热过程。
传热机理主要是指传热的微观机制和热量传递的方式。
在化学反应中，热量传递的方式有较为广泛的选择。
例如，可以通过对流传热、辐射传热以及传导传热来实现热量的传递。
通过对传热机理的掌握，可以较好地优化化学反应条件和提高反应效率。
传热方式的研究主要是指在相应的化学反应条件下，选择最优传热方式，将反应体系的温度和产物产率控制在最合适的范围内。
常见的传热方式包括热交换和加热方式等。
传热过程研究主要是研究传热的特征和传热速率。
传热速率通常受到传热方式、传热物性和流态特性等影响。
研究传热过程，对于化学反应体系的控制和优化具有至关重要的意义。
传质传质是指物质之间由高浓度处到低浓度处的质量传递过程。
在化学反应中，传质也是影响反应速率和反应过程的重要因素。
传质研究主要包括传质机理、传质方式和传质过程等方面。
传质机理主要指传质的发生机制和物质传递方式。
在化学反应中，物质的传递方式也有多种选择，例如可以通过扩散传质、对流传质和分子扩散传质等方式进行传递。
传质方式是指在相应的化学反应条件下，选择最优的传质方式，将反应体系的浓度和产物产率控制在最合适的范围内。
传质方式的选择对于反应过程的控制和优化具有很大的影响。
传质过程的研究可以从传质速率和物质传递特征两个方面出发。
传质速率通常受到传质方式、传质物性和流态特性等影响。
研究传质过程，对于化学反应体系的控制和优化具有至关重要的影响。
传热与传质的耦合传热和传质过程之间不是完全独立的。
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。
石油化工中强化传热技术的应用及发展
浅析石油化工中强化传热技术的应用及发展摘要：本文旨在探讨石油化工中强化传热技术的应用及发展情况，重点介绍了强化传热技术的发展历程、典型的强化换热器的特性及其在石油化工行业的应用情况。
在这方面，本文尝试分析影响强化传热技术发展的因素，并分析石油化工系统中影响该技术应用效果的因素及其可能带来的影响。
此外，本文还建议未来有利于石油化工行业应用强化传热技术的发展方向。
关键词：石油化工，强化传热，强化换热器，应用正文：1、绪论石油化工行业是实现社会技术发展的重要基础，并产生了重要的经济效益。
强化传热技术的应用可以有效提高石油化工系统的运行效率，降低其能源消耗，减少对环境的污染。
因此，本文将深入探讨石油化工行业中强化传热技术的应用及发展情况，以期为传热工程技术提供参考。
2、强化传热技术的发展历史强化传热技术在20世纪50年代末在石油化工行业开始使用，随着相关技术的不断完善，其应用越来越广泛。
特别是在近几十年，传热学技术的不断发展，使得石油化工系统的运行效率大大提高。
3、典型的强化换热器的特性及其在石油化工行业的应用情况强化换热器的特点主要有：结构紧凑、耐压强度高、易于操作和维护等。
这些特点使得它在石油化工行业应用更加广泛，包括精炼、液化气制取、脱硫和合成气体等多种场合。
4、强化传热技术的发展因素影响强化传热技术发展的主要因素有石油化工行业的发展水平、环境保护因素、能源消耗等。
其中，环境保护政策的实施，更直接影响了石油化工行业的发展，如提高石油化工系统的传热效率，降低污染物释放等。
5、石油化工系统中影响强化传热技术应用效果的因素及其可能带来的影响石油化工系统中影响强化传热技术应用效果的因素主要有：温差、工质流量、设备结构、换热面积、换热材料等。
温差、流量等因素会影响强化换热器的换热效率，而设备结构和换热材料的选择也会影响使用寿命。
同时，过高的温差或不当的设计可能会造成换热管束的损坏，影响系统的运行稳定性。
6、未来有利于石油化工行业应用强化传热技术的发展方向未来有利于石油化工行业应用强化传热技术的发展方向应该从两方面进行：一是技术上的应用和改进，以提高传热效率、降低能耗；二是设备结构的合理设计，即选择合适的换热材料、减少传热面的损失、增大换热面、改善液体流同时未来，强化传热技术的研发也应该逐步具有更高的技术水平。
高效传热技术的研究现状及进展
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和改进换热器结构，提高传热效率，从而使设备投资和运行费用达到最低。
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己得到广泛应用。
由于科学技术的飞速发展和能源的严重短缺，使强化传热技术研究的深度和广度日益扩大并向新的领域渗透和发展，世界各主要工业国都对此进行了大量的研究开发工作。
换热器的结构从原来的弓形隔板加光滑管发展为管间支撑物加高效异型强化管，传热与流体阻力性能有了明显改善，具有耐高温、耐高压、结构简单、清洗方便等优点。
各种异形管的结构不同，但其强化传热机理大同小异，都是对管子进行各种细微加工，以期在管壁上形成有规律分布的凸起，或将管壁沿轴向制成波纹或螺旋凹槽。
传热面上各种形状的凸起，既是无源扰动的促进体，又能继续阻断边界层发展。
为此，国内外相继研制出了各种强化元件，如螺旋槽管、横纹管、缩放管及内翅管等，并对其流动和传热特性进行了大量研究工作。
本文对这些高效传热技术的研究现状及其进展情况进行了分析和介绍。
1螺旋槽管及其扩展技术1.1螺旋槽管在诸多管内传热的强化技术中，带波状表面的螺旋槽管（图1）具有优越的强化传热性能和抗污染性能。
图1螺旋槽管结构示意图螺旋槽管的强化传热机理为：螺旋槽管可利用粗糙的传热肋面来促进流体边界层的湍流度，减薄传热滞流底层厚度，从而强化边界层传热，也强化了管内传热。
同时，对于管外流体横掠管束而言，螺旋槽管表面的凹槽有利于边界层流体的分离和强化流体的扰动。
因此管外流体的换热能力也有所提高。
这不仅降低了层流热阻，提高了液流传热系数，但同时也提高了液流的扰动性，使液体微团间产生相互混合掺混摩擦，消耗了部分能量，故而流阻高于光管。
节距p和槽深e是影响螺旋槽管传热的主要因素。
当节距一定，槽道越深或当槽深一定，节距越小时，螺旋槽管强化管外凝结换热的效果越显著。
槽道深度对液膜厚度的影响非常明显，在浅槽范围内，槽道越深，液膜越薄且均匀一致，强化传热的性能越好。
强化换热管的研究方法和研究现状
热交换器原理与设计大作业学号：1108180132 姓名：邱杰课程老师：李佳玉1.强化换热管的研究方法和研究现状摘要：粗糙强化管的传热机理是通过不同工艺，在管壁上形成凸，或沿轴向制成波纹或螺旋凹槽，形成扰动来增大传热系数。
分别论述了螺旋槽管、横纹管、缩放管等各种结构的高效异形强化管的研究现状及粗糙强化管未来的发展方向。
对各种不同管的实验研究，得到各种管的换热性能。
关键词：强化传热粗糙管研究进展脉动热管换热性能前言：工业上为了强化流体之间的换热通常采用提高流速和改变换热表面的形状来实现换热的强化，该种做法就是强化换热。
我们现在研究的是管内的强化换热，在热交换管之中，管壳式的用的比较普遍。
管壳式换热器广泛应用于化工、石油、制冷、核能和动力等工业。
由于可靠性高和适应性强，目前工业装置中管壳式换热器的用量仍占据主要地位。
其中粗糙管换热技术在提高管壳式换热器换热效率方面表现出了优越性，由于不用添加扰流原件又应用较为方便，近年来其开发和应用已得到广泛的发展。
因此新型的粗糙管的应用，将对提高管壳式换热器的换热效率和节能减排具有重要的意义。
我们了解的粗糙异形换热管是非常有必要的，在所写的文章之中主要是介绍性的，包括现状。
一、缩放管和波纹管缩放管是由收缩管和扩张管交替链接而组成的波纹形管道。
在扩张部分中因流体的速度矢量变化而产生剧烈的旋涡，并在收缩部分中得到有效的利用，通过旋涡来冲刷流体壁面边界层。
在阻力损失相等时，缩放管的传热能力比光滑管提高70％。
缩放管可以应用于空气预热器或者废热锅炉等。
波纹管类似于缩放管，但其表面是圆滑波纹凸起。
沈阳市广厦热力设备开发公司开发了超薄壁不锈钢换热器，其水一水传热系数可达2000—3500w／(m2·k)，传热系数较光滑管提高2—3倍。
波纹管的不足：流动阻力较大；采用薄壁管，其承压能力有限．力口工工艺复杂；极易被损坏，安全性较差。
实验定性研究：定性研究了地源热泵地埋管管内强化传热方式，针对缩放管和波纹管为研究对象并以光滑管作参照，建立了以水为传热介质的强化传热模型，利用Fluent软件，采用simplec算法和标准k—e模型，分析了不同的管内结构对管内传热过程的影响，并探讨其强化传热机理。
强化传热技术进展
3)
目前设计均是根据经验或半经验,以作为估算K值
的依据。有时为满足工艺传热要求,认为选取较大的污
垢热阻比较安全可靠,这就要加大传热面积,但这将使介
质流速降低,从而反会降低传热效率。
三、 强化传热技术概况
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
均面传热的计算公式为：1/K=1/α1+R1+δ/λ+R2+1/α2式
中1/K为传热总传阻， α 1、α2为传热面两侧的对流传 热系数，R1、R2为两侧污垢热阻。
1) 减小对流传热的热阻。即提高两侧的对流传热系数 α 1 、α2，具体改变 α 1 (或α2)方法。
2) 减小污垢热阻。运行中的传热设备期表面常有结垢或 结灰,这会导致传热速率降低,严重时效率降幅可达30%
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
2) 提高热流体温度或降低冷流体温度。若条件允许，提 高热流体的温度T或降低冷流体t，都能加大其温差T-t， 从而加大△tm。但要防止当温度过高或过低可能出现的 结垢、物料沉淀或结晶等现象，导致传热恶化。因此在 设计中必须考虑该问题。
3、 提高总传热系数
提高总传热系数K是当今传热强化研究的重点。平
三要素来考虑强化传热过程。
1、 采用高效能传热面
强化传热节能技术的研究
强化传热节能技术的研究何强杨启明（西南石油大学机电工程学院四川成都610500）摘要 简述了国内外强化传热技术的研究现状和最新发展方向，如换热强化剂、电场强化传热及节能技术、纳米粒子在强化传热中的应用、扰流子强化传热节能技术、以及国内外推出的各种新型高效换热器在结构方面所采取的改进措施等。
并对一些新型的强化换热节能技术的优缺点进行了简要的分析，指出了它们存在的问题以及可能适用的范围。
关键词 换热器 强化传热 节能技术 研究现状1 概述换热器的种类繁多，广泛应用于石油化工、冶金、电力、造纸、船舶、机电、分区供热、暖通空调、余热利用、核工业、食品饮料、医药、纺织等工业领域，换热介质从普通水到高粘度的非牛顿液体；从含固体小颗粒的物料到含有少量纤维的物料；从水蒸汽到各种气体；从无腐蚀性到强腐蚀性的各种介质等，其主要功能是保证工艺过程对介质所要求的特定温度，同时也是回收废热，提高能源利用率的主要设备之一。
据资料统计，在现代石油化工企业中，换热器的投资约占装置建设总投资的30%～40%，在合成氨生产中，换热器约占全部设备总台数的40%，世界各国不断地从事着对新型高效换热设备的研究，以期提高热能利用率，不断降低对天然能源的消耗，因此，换热器在减少企业的建设投资及提高企业的经济效益方面具有不可忽视的重要影响。
要达到此目的，就迫切需要研究各种高效能紧凑节能型的换热器。
随着各种新材料、新工艺和新的加工技术的不断发展，换热器的设计、加工、制造工艺得到不断地完善，推动了新型高效节能型换热器的蓬勃发展和广泛应用。
当今换热器的发展以计算流体力学、模型化技术、强化传热技术及新型换热器开发而形成了一个高技术体系。
2 国内外发展概况目前，国内外已开发出来的新型高效的换热器主要有：螺旋槽纹管换热器、横纹管折流板换热器、旋流管换热器、折流杆式换热器、空心环管壳式换热器、可拆式板式换热器、焊接式板式换热器、整体翅片式换热器、热管换热器、不结垢换热器、碳化硅换热器、澳大利亚的柔性换热器、日本的SM 型换热器和Hybrid换热器、美国Chemineer公司的Kenics换热器和德国的块式换热器、由法国Secatnen公司开发，CacDregamont设计并制造的Packinox板壳式换热器、德国thermowave板式换热器等，此外，现在世界各国也在不断地进行着新型节能型换热器的开发与研究，包括新的设计理论与方法的探讨，新的加工制造技术的研究和新材料的开发与应用，新型传热强化剂、添加剂等产品在换热过程中的应用等，争取在不改变换热器的基本结构原理的情况下，进行节能技术研究，以期进一步降低换热器的成本，提高热能利用效率。
强化传热的研究进展
强化传热的研究进展强化传热的研究进展周大亮（能源与动力工程学院 201323060233）论文摘要：本文阐述了强化传热技术的重要性及其发展趋势；包括强化传热的概念、强化传热的分类、强化传热的途径、强化传热的应用场合等；列举了一些强化传热的典型应用。
通过分析得出强化传热应注意的一些问题。
关键词;强化传热、概念、应用、研究进展自20世纪50年代以来，国际传热学界对强化传热技术开展了大量的研究。
据文献【29】的作者、强化传热研究的著名学者贝格列斯对从20世纪20年代至90年代中期公开发表的5676篇技术文献的统计，这一研究呈日益增长的趋势，并且由于世界范围内的能源危机问题，在近期内会一直保持这样的研究势头。
从80年代到现在近20多年的时间里，世界各国的科学领域里，有关强化传热的研究报告举不胜数。
一、强化传热的概念所谓强化传热是指增加传递过程的传热量。
由传热过程方程式或对流传热牛顿冷却公式可见，增加传热面积、增加传热温差以及增加传热系数或对流传热系数都可以增加所传递的热量。
而所谓的强化传热技术则是指在一定的传热面积与温差下，增加传热系数或对流传热系数的技术，这中间包括很多技术含量高的措施，正是国际传热学界的热门课题。
二、强化传热的分类及举例1、有源强化有源强化是采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射等手段来提升换热器的传热效果，是以牺牲外部能量来获得较好的传热性能的强化传热手段1.1EHD强化传热EHD电流体力学强化传热是在液体中施加高压静电场，利用电场、流场和温度场的相互耦合作用，而达到强化传热的一种有源强化方法。
早在1916年，英国学者就发现在流体中施加电场能够强化传热，但此后40多年，该项技术并未受到注意和重视。
近年来，由于余热利用、高效暖通空调系统、海洋和地热能开发中对小温差传热的要求，加上EHD强化传热具有效果显著、功耗低、易于控制表面热流等一系例优点，其研究逐渐受到重视。
1.2超声波抗垢强化传热超声波在液体煤质中传播时会产生机械振动作用、空化作用和热作用。
湿式冷却塔的传热传质性能强化浅析
图1 湿式冷却塔结构示意图2 填料区传热传质强化作为冷却塔的核心传热传质区域，填料的热力性能对冷却塔的冷却能力至关重要。
目前，研究者通过改进填料的材质、结构和布置方式来改善其热力性能。
（1）在填料的材质方面。
金属材料的良好导热特性使得不锈钢填料的热力性能要优于传统的PVC填料。
Kong等实验发现泡沫陶瓷填料的传热传质特性优于水平波纹、垂直波纹填料以及S波PVC填料；而且进塔水温越高，气水比越大，冷却塔的进出塔水温差和冷却效率就越高。
Shinde等人的实验结果显示纤维素基纸质填料冷却塔的水温降与冷却效率均高于传统PVC填料冷却塔。
这种优势源于纤维素材料良好的湿润特性，使得填料上却塔的整体散热能力。
因此，降低甚至消除环境侧风的高约7.2%；而采用氧化铜/水纳米流体，冷却塔的性能仅提高5%左右。
纳米流体可一定程度上改善循环工质的热力学物性，强化冷却塔的冷却性能。
但纳米流体的低成本制备技术、长期运行稳定性及其与冷却塔系统各部件间的相容性，是其应用前必须解决的问题。
6 结语与展望冷却塔的传热传质能力对系统冷却效率和运行能耗影响显著。
强化冷却塔传热传质性能是多层次、多维度、多方面的优化过程，如图2所总结。
下一步，冷却塔传热传质能力的强化研究可能从以下几个方面持续深入：（1）研究新型高性能耐腐蚀填料、优化填料结构、改进表面处理工艺，并将数值模拟与实验研究紧密结合。
（2）优化流通管，设计匹配翅片，调控气水热质交换时间，增加水气流动路径和填料层的表面积，提高传热传质效果。
（3）研究非均匀填料布置与分区配水耦合优化方案，以获得较大的气水比，强化冷却塔的冷却性能。
（4）探明不同环境侧风条件下导风板结构参数对空气流场分布及冷却塔冷却性能的影[12]Deng W, Sun F. Comparative study on the cooling characteristics of different fill layout patterns on a single air inlet induced draft cooling tower[J]. Energies, 2021, 14(19): 6303.[13]李江云真[J].工程热物理学报[14]ZHANG D, ZHANG Z, HAN Q, et al. Numerical simulation on synergetic optimization of non-equidistant fillings and non-uniform water distribution for wet cooling towers[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2021, 179: 121676. [15]王东,电设备[16]陈瑞,响研究[17]王为术研究[J].[18]蒋华平置及自然通风冷却塔[19]郭富民CN202020531386.X,2020-12-01.[20]Gao M, Sun F Z, Wang K, et al. Experimental research of heat transfer performance on natural draft counter flow wet cooling tower under cross-wind conditions[J]. International Journal of Thermal 图2 强化冷却塔传热传质性能的方法。
增强传热传质技术的研究及应用
增强传热传质技术的研究及应用传热传质技术在工业制造、建筑、交通、医疗等领域发挥着重要作用，其研究与应用已成为现代科技的重点之一。
为了更好地解决实际问题，科学家们在这一领域不断进行着创新探索与技术改进。
一、传热传质技术的基础知识传热传质技术是研究物质热量与物质（质量）的传递规律的学科，它包括三种传热方式：热传导、对流传热和辐射传热，以及两种传质方式：扩散传质和对流传质。
其中，扩散传质和热传导是分子尺度的传输过程，对流传质和对流传热是大尺度的过程，辐射传热是通过电磁波的传递实现的。
基于上述传热传质方式，科学家们开发出了大量传热传质设备和技术，并在工业应用、冶金、化工、建筑、医疗等领域取得了重要进展。
不过，传热传质技术的研究和开发仍在不断深入，以满足社会发展需求。
二、传热传质技术的最新研究成果随着科技水平的不断提高，传热传质技术的研究也在不断深化，一些新的研究结果已经得到了广泛应用。
（一）换热器技术研究换热器是传热传质技术的重要应用设备之一，在化工、医疗等领域发挥着重要作用。
通过多年的研究和探索，科学家已经发现，流体流经管内螺旋板式换热器时，其传热效率比普通换热器高出30%左右。
这种螺旋管换热器不仅具有传热效率高、换热器体积小等优点，还能更好地适应不同流量、温度的情况，可谓是传热传质技术的重要突破之一。
（二）微通道技术研究微通道是通过微加工技术制作出的通道尺寸在数微米至数毫米之间的通道，其主要应用领域是微流体的研究和应用。
由于微流道的特殊结构，其传热、传质和反应的速率都比微米级普通大小的通道要快得多，这使得微通道技术在化工、生物、医学、能源等多个领域的应用具有广泛的前景。
（三）多孔介质传输性质模拟和实验研究多孔介质是指空间内存在许多孔隙的物体。
其通常具有一定的孔隙度、孔隙间距、孔隙形状和分布，这决定了多孔介质的传输性质。
通过模拟和实验研究，科学家们已经深入了解了多孔介质的传输性质，并应用到了多个领域，比如：油藏中孔隙流的模拟、滤水保健杯的材料和结构的研究、城市治理下的雨水渗漏管道等。
当前国际传热传质研究的发展趋势
括：微电子中热管理技术进展；微槽道内凝结现象与 传热；生物体和医学材料的冷冻及干燥；微尺度沸腾 核 化 与 气 泡 动 力 学 ；微 尺 度 流 动 中 的 电 、热 、流 动 相 互作用；食品加工过程中的传热传质。
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态
刘 涛 ：副 教 授 ，处 长 。
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理论无所不有，研究十分活跃，呈现出勃勃生机。 （!）基本跟踪潮流，局部颇有创新。 论文总体上仍以传统内容和一般性跟踪为多，
和世界水准有相当的差距。但是传统性内容的研究 基本都能紧密结合国民经济发展需求，为生产实际 解决一些问题或提供一定的科学指导。跟踪性的研 究，主要表现在理论分析和数值计算方面，针对高新 技术领域出现的一些超常传热学课题，进行微细观 理 论 探 讨 ；计 算 方 面 如 导 热 问 题 的 热 波 法 、声 子 法 、 单 相%多 相 流 动 及 传 热 的 分 子 动 力 学 模 拟 ，复 杂 传 热 系统的神经网络模拟等，都已实际应用，表现出很高 的研究水平，在某些领域已接近或达到国际水平。
术委员会主席，来自英国、美国、中国、罗马尼亚、格 米尺度传热传质研究势头强劲；理论研究和实验技
鲁吉亚、日本、意大利等国的 $$ 位当今国际传热传 术研究走向基础化，重视揭示物理本质，理论与技术
质学界著名专家组成国际学术委员会。出席会议的 应用愈加紧密联系；学科交叉与技术融合产生的诸
中外代表共 $+, 人，其中有来自 !! 个国家和地区的 多潜在方向和领域，在时机成熟的孕育中势必开拓
室 承 办 的 第 * 届 北 京 国 际 传 热 会 议 （?@A%*）于
全球传热材料市场趋势与增长分析
全球传热材料市场趋势与增长分析全球传热材料市场正处于快速发展的阶段，随着技术进步和工业需求的多元化，这一领域正展现出前所未有的活力与潜力。
本文将从六个维度深入探讨全球传热材料市场的趋势与增长分析。
一、技术革新推动性能优化技术革新是推动传热材料市场持续增长的关键驱动力。
新材料的研发，如石墨烯、碳纳米管、相变材料以及复合材料的创新应用，显著提升了材料的热传导性能，拓宽了其应用领域。
这些高性能材料不仅拥有更高的热导率，而且在轻量化、灵活性及耐高温方面表现出色，适用于电子设备散热、能源存储、航空航天等多个高技术领域。
随着研究的深入和技术的成熟，未来将有更多的高性能传热材料被开发出来，进一步刺激市场需求。
二、电子产品小型化与高性能化趋势随着电子产品向轻薄化、小型化以及高性能化的方向发展，高效的热管理成为制约技术进步的关键因素。
智能手机、笔记本电脑、数据中心服务器等设备产生的热量密度日益增加，对传热材料提出了更高要求。
这促使市场对高热导率、低热阻材料的需求激增，如导热硅脂、相变材料、热界面材料等，用于提升散热效率，保障设备稳定运行。
电子产品的持续创新与升级换代，为传热材料市场带来了稳定的增长动力。
三、可再生能源与电动汽车的兴起全球范围内对可再生能源的重视以及电动汽车(EV)的快速增长，为传热材料市场开辟了新的增长空间。
太阳能电池板、风力发电机等设备在能量转换过程中会产生大量热量，高效传热材料的使用能有效提升能效比，减少能量损失。
在电动汽车领域，电池热管理系统对电池寿命、安全性及续航里程至关重要，因此，高性能的热管理材料，如液冷板、热管等，成为不可或缺的部分。
随着可再生能源设施的扩建和电动汽车市场的爆发式增长，传热材料需求将持续上升。
四、政策支持与环保要求全球多国政府对节能减排和环境保护的重视，通过制定相关政策和标准，鼓励采用高效节能材料，为传热材料市场创造了有利的外部环境。
例如，对数据中心的能效要求、电动汽车的推广政策、以及对建筑材料的环保标准，都直接或间接促进了高效传热材料的应用。
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强化传热传质的现状与展望摘要：强化传热传质、增强或强化的科学与工艺已成为传热科学与工程许多方面的重要组成部分。
强化传热传质方面的文献综述参考了上千篇文献，其数量仍在上升。
这就带来了一个适当设计及应用信息传播的挑战。
为了给出这一重要科技现状的总览，本文陈述及评论了强化技术各分支近几年具有代表性的发展。
本文献从被动强化技术、主动强化技术及复合强化技术几方面阐述。
关键词：调研，单相流，流动沸腾，冷凝，结垢相关术语：CHF 临界热通量, [W/m2] Pr 普朗特数D 凹坑或压痕的直径, [m] q, q w壁面热流, [kW/m2]d 管或道的内径, [m] Re 雷诺数e 波纹或粗糙高度, [m] ΔT sat 壁面过热度, [K]H 180°扭距, [m] y 纽带的扭角(管内径的180°扭距)L 管内流动长度, [m] P翅片管翅片间的轴向间距[m]MHF 最小热流或莱顿弗罗斯特点[W/m2]希腊符号：δ凹坑或压痕的深度[m]θ液-固界面接触角，[度]1.引言关于强化热交换的第一篇已知论文可能是早在150年前由焦耳（1861）年所发表的。
此后，该专业领域在萌芽阶段发展缓慢，但在1950年以后得到了迅猛发展。
图1显著描绘出这一领域出版物数量的增长。
本汇编（Manglik、Bergles，2004年；Bergles 等人，1983）基于一个对期刊论文、会议论文和科技报告(不含专利)的手工搜索①。
①电子或基于网络的搜索，鉴于越来越复杂的互联网搜索引擎，虽然预期高产但实际受限于其效率。
搜索所生成的清单中有时需对错误引用进行移除或增添纰漏进行手动审核，有时疏漏或所包含的不正确引用可能是十分重大的。
关于电子搜索局限性的讨论在这篇文章的后半部分进行阐述并给出搜索结果的样例。
含有一些质量交换方面的相对数量较小的论文，作为热交换技术可增强质交换且反之亦然的一个提醒。
每年发表超过约400份出版物（Manglik and Bergles，2004），强化热交换是目前科研发展的一个主要部分。
据估计至少10%的存档热交换文献是直接关于强化的。
鉴于大量的科技信息的存在，对于所有文献进行综述是十分困难的，所以本文的目的在于仅提供对于热质交换领域的目前代表性地位、发展研究趋势以及未来发展潜力的评估。
由先前的综述(Bergles等人, 1983, 1991; Bergles, 1998; Manglik, 2003)可知,通常将增强技术的不同方法及设备分为两大类：被动方法和主动方法，其由后者需外部力量来发生反应的事实进行区别。
其子分类详见表1。
此外，同时使用两个或两个以上的技术来增强比单独的任一技术的效果都大，被归为复合技术。
对于每项技术的详细分类及功能扩展讨论均已给出（Bergles 等人，1983）。
图1对流热质交换方面科技出版物（存档论文及报告）的年发行量（Manglik和Bergles,2004）如果产生相关分析或信息来指导调研员和/或执行者的工作，则该领域的定期调研应引起注意，因为他们常减轻找寻有效方法及设计数据的负担。
虽然20世纪记录了大量调研，但从那时起，只有少量的是详细准备的；Bergles (2001), Manglik (2003), Web和Kim (2005), 以及Manglik和Bergles (2004)的扩展综述、评论及专著是一些典范，他们为整个领域提供指导。
当然，强化传热期刊——这一领域的旗舰正规备案杂志，创刊于1994年如今已出版20年，汇集了强化热（部分为质）交换各方面的文章。
2.被动技术方面的发展2.1.表面处理这项技术涉及表面精细尺度改变以及面漆涂层（连续或不连续）的应用。
可能会会影响单相传热的连续粗糙度高度一般较低，可用于沸腾和冷凝。
虽然早期工作着力于在金属表面制造人工核点，而近期工作利用了先进的微电子和微流体装置所开发的生产流程，从不同方式改变表面的微观拓扑结构。
正如一篇近期文献综述(Manglik和Jog,2009）中指出，目前的一些工作已考虑将内表面重入腔结构流道的几何形状从毫米修改至微米级别。
在一个HFE-7000流量（Kuo and Peles,2009）的研究中，发现可减少触发沸腾所需的过热度以及增加传热系数；然而，对于临界热通量（CHF）则无影响。
在另一个类似的研究中，Jones等人（2009）报告测试了在底部设有20μm凹坑的硅微通道中所流动的FC-72冷却液。
结果发现，相较于平管阵列，恼人的不稳定性几乎完全消除；实际上，这代表热交换的加强。
这可能由于常规活化点避免了对普通高度润湿电介质液体的破坏性温度冲击。
表1：强化传热措施的分类被动技术主动技术表面处理辅助机械粗糙表面表面振动扩展表面液体振动移动式强化装置静电场旋流装置注射器螺旋管吸引器表面张力装置射流冲击液体添加剂气体添加剂复合强化措施共同使用2种及其以上的被动和/或主动技术例：具有波形翅片的打孔涡旋发电机旋转内翅片管关于这一主题的另一变化是对微通道热表面镀以纳米/微米级的膜。
经如此处理表面的微通道沸腾传热会有所增强，在此基础上将丙烷（R-290）作为工质的近期的另一个实验也已实施(Vasiliev等人, 2012)。
Xu等人（2012）针对含有U型和V形槽（多孔表面空腔上的结构）的水平金属-泡沫表面水的大容器沸腾的试验数据也予以测试。
其结果表明，传热能力的增强与数量、布置及凹槽尺寸而不是其形状有关。
在表面上做出或嫁接微米和/或纳米结构样式可对表面工程产生推动作用，导致了“超亲水”（接触角μ<5°-10°）或“超疏水”（μ> 150°）表面的制造（Manglik和Jog 2009;Drelich和Chibowski, 2010）。
不同的涂层、蚀刻、表面照射和基于等离子体的处理等方法已被采用（Manglik和Jog 2009; Drelich和Chibowski, 2010;Manglik, 2006; Rioboo等人, 2009; Spori 等人,2008; Takata等人, 2003, 2009; Kim等人, 2011; Kananeh 等人, 2010）然而许多表面应用已提出，但只有少部分的传热实验得以实施。
在一个实例中，通过在一个原本亲水的玻璃硅板制成的矩形微通道上嫁接不光滑疏水性表面，来控制成活化点的位置以达到控制强化初期流的沸腾。
改进表面的润湿性或亲水性（小θ），有利于从核心沸腾到膜态沸腾的相变过程。
Takata等人(2009)讨论了后一现象，是在炼钢过程中，与喷雾冷却的热板连接的等离子体辐射下的金属表面上的现象。
这种类型的表面处理也可被用来促进膜状凝结。
例如，在换热器管中被用来进行空气除湿，由于该种方式不易造成通道内凝结水的堵塞，故膜状凝结是一个不错的方案。
此外，在早期的温控大容器沸腾实验中，Takata等人(2003)发现高亲水性的表面上的沸腾传热过程得到很大程度上的强化，该表面通过在加热器表面溅镀TiO2涂层（催化剂）并将它曝光于紫外线下以产生一个“可转换”的亲水表面(Manglik and Jog, 2009)。
如图2所示是他们的典型成果，展现了强化未镀膜加热器上的水换热时，核心沸腾、CHF和最小热流(MHF)等值的变化情况；CHF增长了近两倍而MHF的温度也升高了近100 K。
另外，超疏水表面适于促进滴状冷凝。
这种形式的相变导致了膜状凝结过程中对于冷凝系数的一系列幅度的改进。
Kananeh等（2010）讨论了在在一束不锈钢管中注入等离子体离子而形成高疏水性的这个过程。
污垢沉积由于增加热阻而导致传热能力的下降，任何减缓结垢的方法均可视为对传热的强化。
实现这一目标的方法是改变表面润湿性或降低其表面能。
在一项近期研究(Al-Janabi等人, 2011)中说明了采用可溶性膜、水性膜和无电镀膜的CaSO4最小沉积量。
其中，可溶性膜在25小时的测试时间中具有最低的污垢热阻。
不幸的是，许多湿润或者非湿润的处理措施的效果都将会随着时间而降低。
这是应用非润湿性脂肪酸或油去促进滴状凝结这种经典方法所遇到的相同的问题。
用于促进湿润性状的改进纳米材料和类似的非降解性涂料的使用如，用聚四氟乙烯产生非湿润表面（中等温度下）可以为处理表面提供长期稳定的性能。
当然，涂料的热阻必须考虑在内。
图 2 温控实验中超亲水热表面大容器沸腾的强化换热措施（Takata等人，2003）2.2.粗糙表面粗糙表面产生于许多形式，从随机砂粒粗糙度到离散状突起。
这种形式通常用来扰乱粘性底层，而不是用来增加传热面积。
应用粗糙表面主要用来指导紊流中的单相强制流。
在这种背景下，四十年前，拉尔夫·韦伯(1971、1972)教授用拥有多重肋片的管道做了些工作，这是一个值得重视的研究前景。
一项新的发展是在燃气轮机部件里使用带凹坑的表面。
最能提起人兴趣的是这种不寻常的行为：伴随着压降的低百分率增长，换热在增加。
几何参数的数量很大，然而，仍然缺乏全面的相关性。
Burgess 和Ligrani (2005)在其他几何参数和流动参数不变的情况下，对浅坑深度对平均传热系数的影响进行了实验研究。
只有一平面有凹坑，并且有130处缺口，以便于表现出较好的平均性能。
对于一系列湍流雷诺数，传热量随着浅坑的深度随直径(δ/ D)从0增加到0.3的增加而增加。
然而，对于不是很严重的凹坑(δ/ D) = 0.1 和0.2，传热增加程度高于压降。
在一项计算研究当中，Lee 等. (2012)探索了这种粗糙表面结构里同轴和交错布置的凹坑阵列并且惊人的发现这种凹坑能够提供更好的性能。
Nishida 等. (2012)解决了一个有关凹坑表面对流换热测量的重要问题，即当使用瞬态测量技术时三维热导效应在表面的补偿问题。
2.3. 扩展表面扩展表面或者散热翅片通常用在很多换热其中，用来增加换热面积，尤其是在热阻较高的一边。
这是应用最广泛的一种形式，这并不令人惊讶(Manglik 和 Bergles, 2004)。
提高换热器性能这项工作特别有趣的地方在是通过塑形或表面穿孔来直接提高扩展表面的换热效率。
倾斜的类似于百叶窗的换热翅片就是这类变化的一种, Joen 等.(2011)描述了这种变化的复杂性。
图3所示的就是六种不同的装有类似百叶的换热翅片的不同排列方式。
为了研究这种形式的流体动力特性，同同时做了实验（水管；20:1的扩展模型）和数值模拟。
结果显示在低雷诺数的情况下非稳定流动将会产生优越的传热性能。
本研究是新表面在未来如何发展的一个例子。
特别的，这个前期工作科可以在精心策划的热压-液压试验中有复杂制造工艺的具有常规尺寸的模型建立之前完成。
扩展表面，热别是pin-fin 这种排列方式，也已被作为一种加强汽轮机涡轮叶片冷却的方法来考虑，并且这项研究一直引起研究人员的注意力(Xie 和 Sund´en, 2011) 。