强化传热资料

一、基本概念及简答

导热

物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子、电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递（或热传导）

对流

由于流体的宏观运动，使流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混从而引起的热量传递，称为对流

对流换热

指流体流经固体时，流体与固体表面之间的热量传递。（既有热对流又有导热，所以不属于基本传热方式）

对流换热特点

1必须有流体的宏观运动，必须有温差

2既有热对流，又有导热

3流体与壁面之间必须直接接触

4没有能量形式之间的转化

辐射传热

物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。其中因热原因产生辐射能的现象称为热辐射。

以热辐射方式进行的物体间的热量传递称为辐射换热。

傅里叶导热定律

在导热现象中，单位时间内通过给定截面所传递的热量，正比于垂直于给定截面方向上的温度变化率，而传递热量的方向与温度升高方向相反。公式

牛顿冷却定律

四次方辐射换热律

导热系数

数值上等于单位温度梯度作用下单位时间内单位面积的热量。

对流换热系数

当流体与壁面之间温差仅相差一度时，每单位壁面面积上，单位时间内所传递的热量对流换热系数影响因素

1流体流动起因

2流体有无相变

3流体流动状态

4换热表面几何因素

5流体的物理性质

总传热系数

其中k为总传热系数

传热推动力

热阻

热转移过程中的阻力

接触热阻

两个固体之间发生导热时，由于两固体表面接触面积不大以及两者之间气体层导热系数

很低，因此两固体表面之间将产生接触热阻。

污垢热阻

污垢增加了热阻，使传热系数变小，这种热阻成为污垢热阻

肋片及其作用

依附于基础表面上的扩展表面作用是增大对流换热面积以强化换热

常见结构直肋环肋针肋

热边界层

传热过程

热量由壁面一侧流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程

平均温度差

换热器

用来使热量从热流体传递到冷流体，并满足规定的工艺要求的装置

凝结换热

蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给固体壁面，并在壁面形成凝结液的过程。

珠状凝结

凝结液不能很好的润湿壁面，凝结液体在壁面形成一个个小液珠的凝结形式

特点：凝结放出的相变热不需穿过液膜即可传递到固体表面上

膜状凝结

凝结液体能很好地润湿壁面，并在壁面均匀地铺展成膜的凝结形式。

特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热需穿过液膜才能传递到固体表面上液膜（凝结液）是主要热阻

大容器沸腾及管内沸腾

大：加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中的沸腾。特点是气泡能够自由浮升，穿过液体自由面进入容器空间。

管：流体运动需外加压差能维持。

过冷沸腾

指液体主体温度低于该压力下饱和温度，而壁面温度高于该饱和温度所发生的沸腾换热饱和沸腾

指液体主体温度达到相应压力下饱和温度，壁面温度高于饱和温度所发生的的沸腾换热黑体

吸收比为1的物体

吸收率

反射率

透过率

辐射力

单色辐射能力

场协同

强化换热目

1减小初设计的换热面积，以减小换热器的体积和重量。

2提高现有换热器的换热能力

3使换热器能在较低温差下工作

4减小换热阻力，以减小换热器动力损耗。

强化换热途径

1增大温差

2增大换热面积

3增大换热系数

强化导热的方法

1使用导热系数较高的材料作为导热介质如纯银纯铜纯铝

2减小接触热阻

3采用高分子材料

降低接触热阻的方法

1提高接触表面光洁度，或增加物体间的接触压力，以增大接触面积2在接触表面之间填充导热系数较高的气体（如氦气）

3在接触表面采用电化学的方法添加软金属图层或加软金属垫片

4导热胶粘剂的应用

对流换热影响因素

单相流体对流换热强化方法

1表面粗糙法

2流体旋转法

3机械搅拌法

4机械振动法

5添加剂法

6采用抽压法

7复合强化法

单相管内强制对流换热强化

1设计使用短管作换热表面

2设计使用弯管作换热表面

3设计使用小管径管作换热表面（扁管优于圆管）

4流体旋转法

强化凝结换热原则方法

原则为尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度

1应用冷却表面特殊处理法

2应用冷却壁面粗糙法

3应用扩展表面法

强化沸腾传热基本原则方法

原则增多换热表面的汽化核心

1强化表面法

2加入添加剂法

3外加矢量场法

强化辐射换热方法

1表面粗糙化及形成氧化膜

2通道流体内加入固体微粒

3使用光谱选择性吸收表面

4通道内敷设辐射板

5散热表面加装辐射翅片

6炉膛中设置多孔体

场协同理论分析问题

二、计算题

1、简单导热、对流换热计算

2、比较换热系数和总传热系数大小

3、评价指标pec公式进行强化换热的综合评判