强化传热技术及应用讲解
(完整word版)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。
强化传热技术在石化工程中的应用
强化传热技术在石化工程中的应用1. 引言石化工程是指利用化学方法和工程技术,将天然气、石油等可燃或可转化为可燃物质的矿石、矿物和杂质等资源,进行一系列的生产和加工过程,最终生产出各种石油化工产品的工程领域。
在石化工程中,传热技术起着非常重要的作用,它直接影响到生产过程中能量利用的有效性和产品质量的高低。
本文将重点探讨在石化工程中应用的强化传热技术。
2. 传热原理传热是指热量从一个物体传向另一个物体的过程。
在石化工程中,传热主要通过传导、对流和辐射这三种方式进行。
2.1 传导传导是指热量在物质内部的传递,其传热速率与物体的导热性能有关。
石化工程中,常见的传导热交换设备有换热器和蒸馏塔等。
2.2 对流对流是指热量通过流体的传递。
石化工程中,常用的对流传热设备有冷却塔和水冷式换热器等。
2.3 辐射辐射是指热量通过电磁波辐射的方式传递。
石化工程中,常用的辐射传热设备有辐射加热炉和辐射换热器等。
3. 强化传热技术种类强化传热技术是指通过某种方式增强传热效果的技术手段。
在石化工程中,常用的强化传热技术有以下几种:3.1 增加传热面积增加传热面积可以增加传热介质与工艺物料之间的接触面积,从而提高传热效果。
常见的增加传热面积的设备有多管分离器和环管多效式蒸发器等。
3.2 提高传热介质的速度提高传热介质的速度可以增加传热系数,从而提高传热效果。
常见的提高传热介质速度的设备有气体分离塔和流化床等。
3.3 增加传热介质的湍流增加传热介质的湍流可以提高传热系数,从而提高传热效果。
常见的增加传热介质湍流的设备有湍流强化换热器和旋流器等。
3.4 使用传热增强剂传热增强剂可以通过改变传热介质的物理性质和结构特点,从而提高传热效果。
常见的传热增强剂包括纳米材料和微胶囊等。
4. 强化传热技术在石化工程中的应用案例强化传热技术在石化工程中得到了广泛的应用,并取得了显著的效果。
以下是几个应用案例:4.1 环管多效式蒸发器环管多效式蒸发器是一种利用多效原理进行蒸发的设备,其通过增加蒸发器的效果,提高了传热效果和能源利用率。
这些换热器强化传热技术你都选对了吗
这些换热器强化传热技术你都选对了吗?强化传热换热器被广泛应用于冶金、化工等工业领域中。
换热器强化传热技术的应用能够节能环保,降低运营成本。
今天,就带大家扒一扒换热器的强化传热技术。
一、换热器的分类及工作原理先来三张动图供七友们温故一下换热器的工作原理。
二、强化传热的手段概述换热器传热强化通常使用的手段包括三类:扩展传热积(F);加大传热温差;提高传热系数(K)。
1扩展传热面积F扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最简单的一种方法。
现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的。
如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料,通过这些材料的使用,单台设备的单位体积的传热面积会明显提高,充分达到换热设备高效、紧凑的目的。
2加大传热温差Δt加大换热器传热温差Δt是加强换热器换热效果常用的措施之一。
在换热器使用过程中,提高辐射采暖板管内蒸汽的压力,提高热水采暖的热水温度,冷凝器冷却水用温度较低的深井水代替自来水,空气冷却器中降低冷却水的温度等,都可以直接增加换热器传热温差Δt。
但是,增加换热器传热温差Δt是有一定限度的,我们不能把它作为增强换热器传热效果最主要的手段。
依靠增加换热器传热温差Δt只能有限度的提高换热器换热效果;同时,传热温差的增大将使整个热力系统的不可逆性增加,降低了热力系统的可用性。
3增强传热系数(K)增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数(K)。
换热器传热系数(K)的大小实际上是由传热过程总热阻的大小来决定,换热器传热过程中的总热阻越大,换热器传热系数(K)值也就越低;换热器传热系数(K)值越低,换热器传热效果也就越差。
换热器在使用过程中,其总热阻是各项分热阻的叠加,所以要改变传热系数就必须分析传热过程的每一项分热阻。
从上式中可知: 要提高传热系数, 必须设法提高α1 和α2及λ,降低δ和内外污垢热阻R1 和R2。
多孔介质强化传热
多孔介质强化传热
多孔介质强化传热是一种有效的技术手段,其应用主要涉及能源、化工、环保等领域。
以下是一些关于多孔介质强化传热的应用实例:
1.在汽车工业中,多孔介质被用于强化发动机的冷却系统,从而提高发动机的工作效率。
通过多孔介质的特殊结构,可以增加冷却液与发动机的接触面积,从而增强换热效果。
2.在建筑领域,多孔介质也被用于强化建筑的隔热性能。
多孔介质具有很好的透气性,可以有效地阻隔外界热量和冷气的侵入,从而保持室内温度的稳定。
3.在石油化工领域,多孔介质的应用更为广泛。
在油品加工过程中,多孔介质被用作高效油水分离器,提高油品分离效率。
同时,多孔介质在催化反应中也有广泛应用,可以提高反应速率和产物收率。
4.在环保领域,多孔介质也被用于废气和废水的处理。
多孔介质可以增加废气与催化材料的接触面积,提高废气的处理效率。
在废水处理中,多孔介质可以增加水流的流动阻力,使废水在流动过程中得到充分净化。
总之,多孔介质强化传热是一种非常有前景的技术手段,其应用领域广泛,具有很大的发展潜力。
通过不断的研究和开发,可以期待更多优秀的应用实例的出现。
(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
强化传热传质技术在化工工艺优化中的应用
强化传热传质技术在化工工艺优化中的应用在现代化工生产的过程中,传热传质技术的重要性不言而喻。
传热传质过程是热力设备中的核心环节,直接影响到化工工艺的效率和产品质量。
因此,强化传热传质技术在化工工艺优化中具有重要的应用价值。
一、强化传热传质技术的概念和发展强化传热传质技术是指在传热传质过程中,通过各种改进措施,提高传热传质效果的技术。
它是热力设备设计、制造和运行的重要技术。
强化传热传质技术是从传统传热传质技术中衍生出来的一种新型技术,随着现代工业的高速发展,其发展也日趋成熟。
二、强化传热传质技术的应用1. 对换器强化传热传质技术的应用对换器是化工生产中最基础的传热设备之一,在化工工艺中应用广泛。
对于对换器强化传热传质技术的应用,主要体现在两个方面:(1)增加传热传质面积强化传热传质技术可以通过增加传热传质面积,提高对换器的传热传质效率。
比如,采用多组管束或片式换热器等新型设计,均可使换热面积得到增加,提高传热传质效率,从而减少工业生产中的耗能和成本。
(2)提高传热传质强度在对换器传热过程中,流体的速度对传热传质强度有着重要的影响。
通过增加流体的流速、采用波纹管和微孔板等结构,可以增加交换器内壳程或管程的传热传质强度,提高对换器的传热传质效率,从而实现节能降耗的目的。
2. 强化传热传质技术在反应器中的应用在化工反应器中,强化传热传质技术可以通过增加反应器的传热传质效果,提高反应器效率和产品品质。
其中,常用的强化技术包括:(1)增加混合效果通过增加反应器内的混合效果,可以将反应区的温度、质量分布均匀化,从而使反应速率和反应产物的质量达到最佳状态。
同时,也可以将混合后的热浆液送入外冷凝器中进行冷却,以恒定反应温度,提高反应速率和反应品质。
(2)增加传热传质面积通过使用波纹板、微管、多孔板等强化传热传质结构,可以增大反应器内的传热传质面积,从而提高反应效率和反应产物的质量。
三、强化传热传质技术对化工工艺优化的影响传热传质是化工工艺中不可或缺的环节,对工艺效率和产品品质有着直接的影响。
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。
强化传热技术及应用讲解95页PPT
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
谢谢!
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ,而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸,生 命是活 动。——卢 梭
强化传热技术及应用讲解
21、没有人陪你走一辈子,所以你要 适应孤 独,没 有人会 帮你一 辈子, 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候,留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运,首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首,因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿. 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ,它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ,以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
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。
管壳式换热器强化传热技术概述
管壳式换热器强化传热技术概述管壳式换热器是一种广泛应用于化工、石油、能源等领域的传热设备。
在传统的管壳式换热器中,传热效率往往受到传热面积、换热系数、导热系数等因素的限制。
为了提高传热效率,强化传热技术应运而生。
本文将介绍管壳式换热器强化传热技术的基本原理和应用。
管壳式换热器是一种广泛应用于化工、石油、能源等领域的传热设备。
它主要由壳体、传热管束、管板、折流板等组成。
在管壳式换热器中,两种不同的介质通过传热管束进行热量交换。
管束中的传热介质通过热对流和热传导两种方式将热量传递给管壁,管壁再将热量传递给另一种介质,从而实现两种介质之间的热量交换。
强化传热技术的原理主要包括:增加传热面积、提高换热系数、降低导热系数和增大比热容等。
这些因素共同影响着传热效率。
增加传热面积可以通过采用具有高导热系数的材料、增加传热管的数量或改变传热管的形状等方式实现。
提高换热系数可以通过改变流体的流动状态、减小流体的层流底层厚度、增加流体的湍流度等方式实现。
降低导热系数可以通过在管壁涂覆低导热系数的涂层、采用高导热系数的材料等方式实现。
增大比热容可以通过改变流体的流动速度、增加流体的浓度差等方式实现。
强化传热技术在管壳式换热器中的应用广泛,以下举几个例子:(1)蒸发:在蒸发过程中,强化传热技术可以有效地提高加热器的传热效率,减小能耗,降低生产成本。
例如,采用高频扰动技术可以增加液体的湍流度,减小传热膜系数,从而减少蒸发时间,提高蒸发效率。
(2)冷凝:在冷凝过程中,强化传热技术可以促进水蒸气与冷却水之间的热量交换,提高冷凝效率。
例如,采用细小肋片管可以增加传热面积,同时采用螺旋肋片管可以增加流体的扰动程度,减小传热膜系数,从而提高冷凝效率。
(3)受热面积增大:通过改变管束的排列方式或增加管束数量,可以增大管壳式换热器的受热面积。
采用多程管束可以增加壳程受热面积,同时采用小直径管束可以增加程数,从而进一步提高受热面积。
强化传热技术在管壳式换热器中具有广泛的应用前景,它可以有效地提高换热效率、减小能耗、降低生产成本,同时也可以延长设备的使用寿命。
导热强化传热应用研究报告
导热强化传热应用研究报告导热强化传热应用研究报告引言导热强化传热是指通过改变传热介质或在传热介质中引入适合的导热物质来提高传热效果的过程。
作为热力学中的重要研究领域之一,导热强化传热在工程实践中有着广泛的应用前景。
本报告旨在探讨导热强化传热的基本原理和应用研究,为工程实践提供相关的参考。
一、导热强化传热的基本原理导热强化传热通过改变传热界面的热阻,增加传热介质内的传热区域或提高导热材料的导热性能来实现。
主要原理如下: 1. 热传导导热强化传热中,提高导热材料的导热性能可以减少传热阻力。
通过选择导热性能良好的材料,如导热剂,可以显著提高传热效率。
2. 流体传热通过改变传热介质的流动状态,如增加流速或改变流体流动的形态,可以增加传热界面的传热系数。
这可以通过施加外加力将流体压缩或将其引导到传热表面来实现。
3. 辐射传热在一些特殊情况下,通过使用辐射热传导或利用辐射热源来提高传热效果。
例如,表面增加辐射率或利用黑体辐射特性来增加传热。
二、导热强化传热的应用研究导热强化传热在许多领域中得到了广泛的应用和研究,以下是其中几个重要的应用领域:1. 太阳能系统太阳能是一种清洁、可再生的能源,优化太阳能系统的传热效率对于提高能源利用率至关重要。
导热强化传热可以通过增加太阳能收集器中的传热界面,改善传热介质的流动状态或提高太阳能电池的导热性能来实现。
这样可以提高太阳能转化效率,降低能源成本。
2. 汽车制造在汽车制造中,发动机散热器的设计对于发动机性能和稳定运行至关重要。
通过利用导热管和导热材料来增强冷却效果,可以有效提高发动机的散热效果,保护发动机不过热,并提高燃料的利用率。
3. 电子设备散热随着电子设备的小型化和性能的提升,散热问题变得越来越突出。
导热强化传热技术可以通过改变散热片表面的导热材料、增加散热器内导热管的数量或改变散热系统流体的流速,提高散热器的散热效率,保证电子设备的正常工作。
4. 化工生产在化工生产过程中,许多反应需要进行传热操作,传热效率的高低直接影响到生产效率和产品质量。
最新强化传热的措施教学讲义
数值模拟与优化方法
采用数值模拟和优化方法,对传热过 程进行模拟和优化,提高传热性能。
未来发展趋势和挑战
高性能材料与新型强化传热技术
研发新型高性能材料和高效强化传热技术,提高传热性能并降低能耗 。
跨领域合作与协同创新
加强跨领域合作,推动协同创新,实现强化传热技术在能源、环保、 建筑等领化设计
采用高效的换热器设计,如采用多流 程、多通道结构,提高传热效率。
通过增加流体的湍流程度,提高流体 与管壁之间的传热效率。
振动强化技术
通过振动增加传热面积
通过振动使材料表面产生微小振动,增加传热面积。
振动强化对流换热
通过振动强化对流换热,提高传热效率。
振动强化热传导
通过振动强化材料内部的热传导,提高传热效率。
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强化传热的经济效益与环境影 响
强化传热技术的经济效益分析
提高能源利用率
强化传热技术可以显著提高能源 的利用率,减少能源浪费,从而 降低生产成本,提高经济效益。
减少能源进口依赖
对于能源进口依赖度较高的国家, 强化传热技术可以降低对外部能源 的依赖,提高能源安全性。
促进节能减排
强化传热技术可以减少废热排放, 降低环境污染,有利于推动绿色低 碳发展。
最新强化传热的措施教学讲 义
汇报人: 2023-12-11
目录
• 引言 • 基础知识 • 强化传热的主要技术 • 工程应用实例 • 强化传热的经济效益与环境影
响 • 研究进展与未来发展趋势 • 结语与致谢
01
引言
背景介绍
强化传热在能源、环 境、化工等领域的重 要性
强化传热技术的发展 历程和现状
当前面临的能源和环 境挑战
强化传热的意义
强化传热的方法原理应用
强化传热的方法原理应用引言传热是指热量从一个物体或者系统传递到另一个物体或者系统的现象。
在很多工程和科学领域,例如化工、能源、环境等,强化传热的方法是一项重要的技术。
强化传热指的是通过各种手段来提高传热效率,减少传热阻力,从而实现更好的传热效果。
本文将介绍几种常用的强化传热方法,包括换热器技术、流体增强技术和材料表面处理技术。
换热器技术换热器是一种用来实现热量交换的设备。
它通常包括热传导介质、热源、冷却剂和传热面等组成部分。
换热器技术通过设计和优化传热面积、传热面结构以及流体流动方式等参数来提高传热效率。
以下是几种常见的换热器技术:•管壳式换热器:管壳式换热器是一种常见的传热设备,它由内外两根管道组成。
热源和冷却剂通过内外管道中流动,通过传热面实现热量交换。
通过增加传热面积、优化管道布置和流体流动方式,可以提高传热效率。
•管束式换热器:管束式换热器是一种将多根管子束在一起并与传热面接触的设备。
通过将管子束在一起,可以增加传热面积,提高传热效率。
•管板式换热器:管板式换热器是一种将多根管子与壳体中的固定板相连接的设备。
通过固定板上的孔洞,使得热源和冷却剂可以通过管子进行热量交换。
通过设计孔洞形状和布局,可以优化传热效果。
流体增强技术流体增强技术是一种通过改变流体流动方式来增强传热效果的方法。
以下是几种常见的流体增强技术:•涡流管:涡流管是一种具有特殊内部结构的管子,通过其内部结构可以产生涡流,增加热传导。
在流体流过涡流管时,会产生旋转的特殊流动方式,从而增强传热效果。
•翅片管:翅片管是一种在管子外表面增加翅片的传热设备。
通过增加翅片的表面积,可以增加热量传递的表面积,提高传热效率。
•螺旋管:螺旋管是一种将管道呈螺旋形布置的传热设备。
螺旋管的优势是能够增大流体流动的路径长度,从而增加传热效果。
材料表面处理技术材料表面处理技术是一种通过改变材料表面性质来实现强化传热效果的方法。
以下是几种常见的材料表面处理技术:•表面纳米结构:表面纳米结构是一种通过制备纳米级的表面结构来增强传热效果的方法。
沸腾传热强化技术及方法
沸腾传热强化技术及方法
1沸腾传热强化技术
沸腾传热强化技术是一项用于提高传热效率的技术,它的工作原理是利用沸腾运动来加速传热。
沸腾是液体中气体粒子的游动,其中气态微粒子随机移动,就像水里漂浮的木屑。
然后,蒸汽颗粒将被冲入液体中,催生更多的新空气微粒,形成一个正负电荷的吸引力。
随着电荷的积聚,蒸汽颗粒将穿过液体分子的空隙,加快传热速度。
2传热强化技术的应用
沸腾传热强化技术主要应用于供暖和空调设备,以降低能耗改善系统性能。
目前,沸腾传热强化被广泛应用于空调系统、供暖系统、减温系统和恒温器等装置,以提高设备的传热效率。
3沸腾传热强化技术方法
沸腾传热强化技术方法主要有两种:自然沸腾传热和机械沸腾传热。
自然沸腾传热方法是利用液体的自然沸腾运动,借助蒸汽的气态变化,来加速传热;而机械沸腾传热方法是通过直接作用于液体上的机械电能,借助外加的振动源,来生成蒸汽,加速传热。
通过上述方法,沸腾传热强化技术可有效提高传热效率,为绿色供热、空调技术及能源综合利用技术的发展提供了有效可行的解决方案。
强化传热的途径及应用
强化传热的途径及应用强化传热是指通过改变传热介质以及传热方式,提高传热速率和效率的技术手段。
在许多领域中,如能源、材料、环保、化工等,都有广泛的应用。
以下将详细介绍强化传热的途径及应用。
一、增大传热面积1. 翅片传热:通过在传热面上添加翅片,增大传热面积,提高传热效率。
翅片传热广泛应用于换热器、冷凝器等金属热交换器中。
2. 换热管束:将多根换热管进行编织、组合,形成换热管束,增大传热面积。
换热管束被广泛应用于提高换热器的传热能力,如汽轮机末级预热器、蒸汽发生器等。
二、改变传热介质1. 晶化传热:将传热介质改为固体晶体,通过晶体生长和相变的过程,实现传热增强。
晶化传热可以应用于冷却系统、冷凝器中。
2. 相变传热:利用传热介质的相变过程,实现传热的强化,如蓄热材料的相变传热可以应用于太阳能蓄热器,高温储热等领域。
三、改变传热方式1. 振动传热:通过对传热面的振动,实现传热方式的改变,振动传热可应用于换热器、蒸发器等领域。
2. 射流传热:利用高速射流对流体进行冷却或加热,实现传热效果的提高,射流传热可以应用于煤气轮机等领域。
四、应用实例1. 高效换热器:在化工、能源领域中,高效换热器被广泛应用于提高传热效率和能源利用率。
如换热管束、翅片传热技术等,可以用于提高工业锅炉、空气处理设备、石油化工等设备的传热效率。
2. 太阳能热水器:在太阳能领域中,太阳能热水器是一种利用太阳能进行加热的设备。
通过强化传热技术,如相变传热、晶化传热等,可以提高太阳能热水器的传热效率和热水供应能力。
3. 电子散热:在电子器件散热领域,通过振动传热、射流传热等技术手段,可以提高电子器件的散热效率,减小电子器件的温度,提高工作稳定性。
4. 超导体散热:在超导体领域中,超导体的制冷是关键的技术问题。
通过应用振动传热、相变传热等技术手段,可以提高超导体的制冷效率和稳定性。
总结起来,强化传热的途径及应用多种多样,涉及的领域广泛。
通过增大传热面积、改变传热介质、改变传热方式,可以提高传热效率和热交换设备的传热能力。
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• 在常规压力及表面粗糙度下的接触热阻:
• 不锈钢/不锈钢: (2.2-5.88)×10-4(m2k/w);
• 铝/铝:
(0.833-4.55)×10-4(m2k/w);
• 不锈钢/铝: (2.22-3.33)×10-4(m2k/w);
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。
• 铜/铜:
(0.25-2.5)×10-4(m2k/w);
导热及其强化
• 强化导热方法二:减小接触热阻
• 接触热阻:名义接触面积与实际接触面 积。
• 接触点平均距离为b,接触点平均半径为 a。
导热及其强化
• 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,以增加接触面积; 2.在接触面之间充填导热系数较高的气 体(如氦气); 3.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。
导热及其强化
上述实验图表明: • 无论是否有无涂层或垫片,接触热阻都随着接
触压力的增加而降低; • 加设涂层或铜箔可以在较低接触压力下有效地
降低接触热阻。 • 加设涂层或铜箔可以降低接触热阻至1/2-1/10。 • 在氦气中基体表面间的接触热阻比真空要低到
1/15-1/20,此时主要是依靠气层导热,因此加 设铜箔对降低接触热阻作用不大,相反,可能 增大两者之间的辐射热阻。
传热的三种方式
• 1. 导热:物体各部分之间不发生相对位移时, 依靠分子、原子及自由电子等微观粒子的热运 动而产生的热量传递称为导热(或热传导)。
• 2. 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。
• 3.热辐射:物体通过电磁波来传递能量的方式 称为辐射。物体会因各种原因发出辐射能,其 中因热的原因而发出辐射能的现象称为热辐射。
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。
• 太阳已的年龄有五十亿岁,正处在它一 生中的中年时期;
• 地球上所有生物的生长都直接或间接地 需要它所提供的光和热。
太阳
美国天空实验室1973年拍摄 日饵
摄于H-alpha波段的太阳日饵照片 日饵
辐射换热及其强化
• 在高温设备中,辐射换热是换热的主要 形式。 比如在锅炉炉膛、工业窑炉、燃烧室和 发动机等高温能源转换系统中,辐射换 热占有主导地位。
• 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;
但增加趋势减缓;
• 当涂层厚度大于10m,垫片厚度大于5 m
后,热导变化很小。
导热及其强化
• 不锈钢基体上的铜涂层:可使表面接触 热阻最多降至1/20。
导热及其强化
• 涂层或垫片降低接触热阻试验:
不同基体材料在不同机加工方法下与银、 铜、镍等涂层(或垫片)相配合,在不 同接触压力和不同温度下的实验结果。
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, 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)
强化传热技术及应用
李科群 上海理工大学热工程研究所
主要参考文献
• [1] 林宗虎等,强化传热技术,北京:化 学工业出版社,2007。
• [2] 顾维藻等,强化传热,北京:科学出 版社,1989。
• [3] 钱颂文等,管式换热器强化传热技术, 北京:化学工业出版社,2003。
• [4] 辛明道,沸腾传热及其强化,重庆: 重庆大学出版社,1987。
• 导热热阻 x
A
• 强化导热方法一:使用导热系数较高的材料作 为导热介质。纯银、纯铜、纯铝等。
导热及其强化
• 接触热阻:两个固体之间发生导热时,由于两 固体表面实际接触面积不大以及两者之间气体 层的的导热系数很低,因此在两固体表面之间 将产生接触热阻。
• 接触热阻与表面加工精度及光洁度(表面不平 度与粗糙度)、表面硬度、作用于物体上的接 触压力、物体材料和气层的导热系数、及表面 上是否形成氧化膜等因素有关。
• 银的导热性能更好,但价格较贵,故只 用于重要场合。
• 在高温情况下可用镍或铬作垫片或涂层 材料。
导热及其强化
• 涂层接触热导(kw/(m2k))的变化
导热及其强化
由上图可知:
• 随着接触压力与涂层厚度的增加,接触热导不 断提高;
• 但是过分增加涂层厚度,热导的增加速率不大 (比较t=∞与t=18);
• 在无涂层时,表面粗糙度高的接触热导较低; 在同样涂层厚度下,具有高粗糙度表面的接触 热导比具有较低表面粗糙度的热导要低;为了 在同样接触压力下达到规定的接触热导值,对 于高粗糙度表面需要有较大的涂层厚度。
导热及其强化
• 银垫片(虚线)和银涂层(实线)接触 热导随其厚度的变化
导热及其强化
• 上图实验条件:P 2000kN / m2 h 4.27m • 随着厚度的增加,接触热导不断提高,