换热器强化传热技术的研究进展_李安军
相变储热系统热性能强化技术研究进展
相变储热系统热性能强化技术研究进展
宋丽萍
【期刊名称】《浙江化工》
【年(卷),期】2024(55)4
【摘要】相变储热技术利用材料在相变过程存储大量潜热量,可有效解决可再生能源利用的不稳定性和波动性问题。
相变储热技术虽然具有高蓄热量,但是存在相变材料导热系数小的问题,导致系统换热效率较低,在实际应用中被限制。
本文概述当前相变储热系统性能强化技术,并从提高材料导热性、优化装置结构、调整系统布局三个层面对国内外研究现状进行全面回顾,总结不同换热强化技术对储热系统蓄热/放热过程热性能的影响,探讨相变储热系统性能强化技术的发展前景,为相变储热技术在电力系统、能源、化工、建筑等领域的应用提供参考。
【总页数】6页(P9-13)
【作者】宋丽萍
【作者单位】新疆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
【相关文献】
1.相变储热的传热强化技术研究进展
2.金属氢化物储氢研究进展——储氢系统设计、能效分析及其热质传递强化技术
3.非均匀翅片对级联相变储热系统热性能强
化的研究4.基于相变储热技术的电池热管理系统研究进展5.肋片和多孔介质强化梯级相变储热系统性能的对比研究
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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。
管壳式换热器强化传热研究进展
2018年第37卷第4期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1276·化 工 进展管壳式换热器强化传热研究进展林文珠，曹嘉豪，方晓明，张正国（华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东 广州 510640）摘要：管壳式换热器作为工程中应用广泛的换热器，具有结构坚固、适应性强、能够利用和回收热能等优点。
在追求高能源利用效率的背景下，换热器的强化传热得到广泛关注。
本文重点阐述了管壳式换热器的强化传热相关研究进展，包括换热器本身几何结构的优化、换热流体的热物性改善以及多种强化传热技术结合的复合强化传热方法。
其中几何结构优化主要包括改变换热管管型、增加管内插入物以及壳程中的隔板优化研究等。
换热流体热物性改善包括纳米流体提高热导率、潜热型热流体提高比热容等。
复合强化传热是将多种强化方法结合，可弥补单一方法的不足，以获得更高强化传热效果。
最后指出管壳式换热器强化传热未来的研究方向在于持续开发强化传热管、制备稳定的纳米流体及潜热型流体以及多种强化方式复合提高强化效果。
关键词：管壳式换热器；传热强化；螺旋隔板；纳米流体；潜热型热流体中图分类号：TK172 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）04–1276–11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2483Research progress of heat transfer enhancement of shell-and-tube heatexchangerLIN Wenzhu ，CAO Jiahao ，F ANG Xiaoming ，ZHANG Zhengguo（Key Lab of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation ，Ministry of Education ，School of Chemistry and Chemical Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou 510640，Guangdong ，China ）Abstract ：As the most widely used heat exchangers in engineering ，shell-and-tube heat exchangers have the advantages of strong structure ，high adaptability ，ability to utilize and recover heat energy and so on. Under the background of pursuing high-energy efficiency ，the heat transfer enhancement of heat exchangers has attracted wide attention. This article mainly focuses on the research progress of heat transfer enhancement of shell and tube heat exchanger ，including the optimization of geometry of the heat exchanger ，the improvement of thermal properties of the flowing fluid and the combination of multiple heat transfer enhancement techniques. Among them ，the geometry optimization mainly includes changing the surface of the heat transfer tubes ，adding inserts into tubes ，and optimizing the baffles in the shell side. The optimization of the physical properties of flowing fluid mainly focus on the improvement of thermal conductivity of nanofluids ，and improvement of heat capacity of latent heat fluid and so on. Integrated enhanced heat transfer technique combined different enhancement methods to fill the gap and achieve higher heat transfer rate. Finally ，it is pointed out that the research direction of the heat transfer enhancement of shell and tube heat exchanger in the future lies in developing enhanced tubes and steady nanofluids and latent heat fluid ，and the combination of a variety of ways to strengthen the heat transfer effect.Key words ：shell-and-tube heat exchanger ；heat transfer enhancement ；helical baffles ；nanofluids ；latent heat fluid第一作者：林文珠（1993—），女，博士研究生，研究方向为传热强化。
管壳式换热器管程强化传热研究进展
管壳式换热器管程强化传热研究进展[摘要]管程的强化传热是管壳式换热器强化传热的一个重要方面。
简述了管壳式换热器管程强化的研究进展,着重介绍了几种强化传热管的研究情况。
最后指出了国内外近期开发研究的发展方向。
[关键词]管壳式换热器;强化传热;管程管壳式换热器是工业中应用最广泛、运用可靠性良好的一种换热设备。
世界各国在二十世纪六、七十年代开始了强化技术的研究。
强化传热主要有两种途径:(1)增大传热面积,但换热器的传热面积不可能无限制地增大,否则投资费用会大大增加,并且随着工业化的进展,设备要紧凑化;(2)提高传热系数,主要从管程和壳程传热强化系数的提高方面上考虑。
许多科研工作者已经在这一方面上进行了大量的研究,并且取得了很大的成效。
本文主要讨论了管壳式换热器管程的强化传热———改变管子外形或在管内加入插入物,介绍了螺旋槽管、横纹管、螺旋扁管、管内插入物、翅片管、缩放管和三维内肋管等多种强化传热管的研究进展。
1螺旋槽管螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管,管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数,起到双边强化的作用。
根据在光管表面加工螺旋槽的类型螺旋槽管有单头和多头之分,其主要结构参数有槽深e、槽距p和槽旋角β。
美国、英国、日本从1970年至1980年间对螺旋槽管进行了大量的研究[1]。
华南理工大学、北京理工大学和重庆大学也对螺旋槽管进行试验研究,而且都取得显著的成效。
此外,研究还表明单头螺旋槽管比多头螺旋槽管的性能好。
目前,无论是从传热、流阻、结垢性能,还是从无相变对流换热和有相变凝结换热,对螺旋槽管的强化传热研究从理论到实际已达到较高水平。
进一步结合计算机软硬件的发展,对螺旋槽管在不同场合传热的模拟和仿真,找出具有较大通用性的关联式以及优化螺旋槽管的结构尺寸将是今后研究的方向。
2横纹管1974年前苏联首先提出横纹管,它是一种用普通圆管作毛胚,在管外壁经简单滚轧出与轴线垂直的凹槽,同时在管内形成一圈突起的环肋。
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。
()螺旋扁管强化传热技术研究进展
3上海市重点学科建设项目资助(B503)收稿日期:2010-01-11杨 胜(1983- ),博士生;200237上海市徐汇区。
螺旋扁管强化传热技术研究进展3杨 胜1 张 颂2 张 莉1 徐 宏1(11华东理工大学机械与动力工程学院化学工程联合国家重点实验室,21北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司)摘 要 介绍了新型强化传热元件螺旋扁管及其换热设备的结构特点与强化传热机理。
对无相变及相变工况下螺旋扁管传热特性的理论、实验及数值模拟研究进行了综述与讨论,介绍了螺旋扁管换热设备的应用状况。
在此基础上,指出螺旋扁管传热技术尚待开展的工作包括丰富传热介质种类、管内外流场可视化及加强相变传热特性研究。
关键词 螺旋扁管 异型管 强化传热 节能Rev i ew on enhanced hea t tran sfer technology of sp i ra l fl a t tubeYang Sheng 1 Zhang Song 2 Zhang L i 1 Xu Hong1(11East China University of Science and Technol ogy,21Beijing DW ELL Petr oleum and Gas Technol ogy Devel opment Company L td .)Abstract The structural features and enhancing heat transfer mechanis m of the tube were p resented .The theoretical,experi m ental and nu merical si m ulati on researches on the heat transfer characteristics of the tube under phase -change and no phase -change conditi ons were reviewed and discussed .The ap 2p licati on status of s p iral flat tube heat -exchange equi pments was p resented .The future works includ 2ed widening the heat transfer mediu m types,fl ow visualizati on inside and outside the tube and intensive research on the phase -change heat transfer characteristics .Keywords s p iral flat tube s pecial tube enhanced heat transfer energy conservati on 自20世纪70年代初石油危机爆发以来,以能源为中心的环境、生态和社会经济问题日益加剧。
换热管强化传热技术
换热管强化传热技术，听起来是不是有点高大上，其实呢，这玩意儿跟我们日常生活挺近的。
想象一下，你家里的热水器，或者是工厂里的那些大家伙，它们都得靠换热管来传递热量，让水变热，让机器运转。
今天，咱们就聊聊这个技术，用点大白话，不整那些复杂的术语。
首先，得说说这换热管是干嘛的。
简单说，就是让热量从一个地方跑到另一个地方。
比如，锅炉里的水要变热，就得靠换热管把火的热量传给水。
这技术的关键，就是怎么能让热量传递得更快、更有效。
咱们先来聊聊一个真实的例子。
我有个朋友，他家里新装了个热水器，但是用起来总感觉热水不够热。
他找我帮忙看看，我一检查，发现问题出在换热管上。
这换热管表面不够光滑，热量传递得慢，热水自然就不够热了。
这就好比你用个破旧的锅烧水，火再大，水也热得慢。
那怎么办呢？就得用上强化传热技术了。
这技术说白了，就是让换热管表面更光滑，或者增加一些特殊的结构，让热量传递得更顺畅。
比如，可以在换热管表面弄些小凸起，这样热量就能顺着这些凸起流动，传递得更快。
再举个工厂的例子。
我有个哥们在化工厂工作，他们那儿有个大锅炉，用来加热原料。
但是，这锅炉的换热管老是堵，热量传递不顺畅，生产效率就上不去。
他们就用了一种叫“翅片管”的技术，就是在换热管外面加些小翅片，这样热量就能顺着翅片流动，传递得更快，锅炉的效率自然就提高了。
说到这里，你可能会觉得，这技术挺复杂的。
其实，原理挺简单的，就是想办法让热量传递得更快。
就像你用个光滑的锅烧水，水热得快一样。
最后，咱们再回到我朋友家那个热水器。
我帮他换了个表面光滑的换热管，现在热水热得快多了。
他可高兴了，说这技术真管用。
总的来说，换热管强化传热技术，就是让热量传递得更快、更有效。
这技术在咱们生活中挺常见的，不管是家里的热水器，还是工厂的大锅炉，都用得上。
希望我这大白话，能让你对这技术有个更直观的了解。
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。
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。
换热器的强化传热
换热器的强化传热
王海民
【期刊名称】《石油化工建设》
【年(卷),期】2005(027)002
【摘要】所谓换热器传热强化或增强传热是指通过对影响传热的各种因素的分析
与计算，采取某些技术措施以提高换热设备的传热量或者在满足原有传热量条件下，使它的体积缩小。
换热器传热强化通常使用的手段包括三类：扩展传热面积(F)；
加大传热温差；提高传热系数(K)。
【总页数】2页(P59-60)
【作者】王海民
【作者单位】中国石化集团第十建设公司,山东,淄博,255438
【正文语种】中文
【中图分类】TE9
【相关文献】
1.高效节能的换热新体验——螺旋螺纹管换热器是双面强化传热的高效换热器 [J], 张璐
2.三叶膨胀管换热器壳程强化传热的数值研究 [J], 刘世杰; 涂爱民; 尹应德; 朱冬生; 陈二雄; 王飞扬
3.螺旋套管式换热器内流体流动及强化传热分析 [J], 栾坤鹏
4.套管式换热器注气强化传热数值模拟 [J], 刘轲;徐建民;林纬;汪威;郑小涛;喻九阳
5.基于超声技术的沉浸式换热器强化传热研究 [J], 林伟翔;苏港川;陈强;文键;王斯民
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新型换热器与强化传热技术
新型换热器与强化传热技术
1换热器与强化传热技术
换热器是工程技术领域中常见的一种设备，可以把输入进来的低温冷却介质加热，输出加热的介质。
随着技术的发展，换热器的性能也在不断改善。
换热器的新型材料以及强化传热技术有助于提高换热效果。
首先，新型换热器可以降低体积质量比，提高传热比，对于某些特殊环境下的安装非常有效，并有助于提高设备的整体能源效率。
其次，新型换热器的附加结构可以有效提高换热效率，让设备运行更加高效，更加稳定可靠。
最后，新型换热器材料因其独特的抗腐蚀能力和耐高温性能，可以提高换热效率，抵抗各种恶劣环境因素，从而延长设备使用寿命。
此外，强化传热技术也是极大提升换热器性能的另一种方法。
该技术充分利用物理结构，在用于换热器的热传导表面上加入许多小的助放孔，使进入换热器的介质能够充分接触内部换热表面，从而改善换热效率。
综上所述，新型换热器以及强化传热技术都能有效地提升换热器的性能，让设备在更低的能耗状态下得到更好的换热效果，从而为机电设备的使用提供质量保证。
化工过程传递基础论文
强化传热技术的研究石油化工学院化学工程与工艺 120130404李富士目录目录 (1)摘要 (2)1 管程强化传热 (2)1.1 螺旋槽管 (2)1.2 波纹管 (2)1.3 内插物管 (3)2 壳程强化传热 (3)2.1 折流杆换热器 (3)2.2 螺旋折流板换热器 (3)2.3 曲面弓形折流板换热器 (4)3 整体强化 (4)3.1 螺旋扁管 (4)3.2 变截面管式 (4)4 传热强化的发展趋势 (4)参考文献 (5)摘要管壳式换热器在石油化工领域应用广泛，其强化传热技术的研究受到普遍关注。
主要介绍了近年来国内与国外高效节能管壳式换热器强化传热技术研究的进展情况，分别从管侧、壳侧和整体结构改进三方面分析了管壳式换热器的强化传热效果及特点，最后提出了强化传热的发展方向。
关键词：管壳式换热器；结构改进；强化传热；发展方向管壳式换热器具有一系列优点，例如应用广泛、结构简单、成本低、易于清洗等，因此在石化、炼油等领域占据着重要地位。
传统的弓形折流板换热器占总量的70%～80%，弓形折流板换热器固然有其优点，并为产业节能方面做出了巨大的贡献，但在新的节能减排形势下，其缺点（压降大、流动死区、易结垢、震动、传热效果差）严重的限制了其发展和生存的空间，为了节能降耗，提高换热器的传热效率，需要研发能够满足多种工业生产过程要求的高效节能换热器。
因此，近年来，高效节能换热器的研发一直受到人们的普遍关注，国内外先后推出了一系列新型高效换热器［1］。
1 管程强化传热管程强化传热主要有两种方式，一是改变管子形状或者提高换热面积，如：螺旋槽管、旋流管、波纹管、缩放管、螺纹管等[2]；另一种就是增强管内的湍流程度，例如，管内设置各种形状的插入物[3]。
1.1 螺旋槽管螺旋槽管是通过专用轧管设备将圆管在其表面滚压出螺旋线形的凹槽，管子内部形成螺旋线形凸起，管内介质流动时受螺旋线型槽纹的导向使靠近管壁的部分介质沿槽纹方向螺旋流动，这就使得边界层的厚度较大程度的减薄，提高换热的效果；部分介质沿着壁面纵向运动，经过槽纹凸起处产生纵向漩涡，促使边界层分层，加速边界层中介质质点的运动，进而加快了管壁处介质与主体介质的热量传递[4,5]。
换热器强化传热技术
换热器强化传热技术摘要: 介绍了管壳式换热器壳程强化传热方面所展开的研究工作及取得的成果, 指出了强化传热技术的研究方向。
关键词: 管壳式换热器; 壳程; 强化传热引言管壳式换热器在化工、石油、动力、冶金、制冷、原子能、造船、食品等工业部门中有着广泛的应用。
近40 年来, 国内外对管内强化传热进行了大量的研究, 取得了丰硕的成果,目前已有的强化传热管技术不下百余种。
相比之下, 壳程强化传热方面的研究远远没有管程研究的广泛和深入。
直到20 世纪70 年代, 壳程强化传热技术才开始受到重视, 并取得了较大进展。
壳程强化传热的途径主要有 2 种: 一种是改变管子外形或在管外加翅片, 即通过管子形状和表面特性的改变来强化传热, 如螺纹管、螺旋槽管、外翅片管等强化传热管技术; 再一种是改变壳程挡板或管间支撑物, 以减少或消除壳程流动与传热的滞留死区, 使传热面积得到充分的利用。
第一种途径与管内强化传热技术机理一致, 已有很多文献报道。
管壳式换热器壳程挡板或管束支撑物的发展表现为折流板的改变, 其目的是将泵功最大程度用于增强传热方面, 而不是消耗于管间支撑物。
现有的支撑形式有板式支承、杆式支承、空心环支承和管子自支承。
1板式支撑结构传统的管壳式换热器采用单弓形折流板支承, 壳程流体易产生流动死角, 传热面积无法被充分利用, 因而壳程传热系数低、易结垢、流体阻力大。
并且当流体横向流过管束时,还可能使管子产生诱导振动, 破坏管子及其与管板连接的可靠性。
因此, 为了消除它的弊端, 近20 年来出现了许多新型的壳程折流板支承结构, 如多弓形折流板、整圆形板、异形孔板、网状板、弓形折流板加平行分隔板、螺旋折流板等。
这些新型折流板支承结构的共同特点是尽可能地改善壳程流体流动和传热死区, 降低壳程流体流动阻力, 而且管束的抗振性也能得到增强。
1. 1双弓形及三弓形折流板双弓形折流板在换热器壳侧将流体分成两股平行束, 横向流动的长度(即横流经过的列管数) 大致为具有同样缺口的单弓形折流板的一半, 与具有相同折流板间距和缺口的单弓形折流板相比, 双弓形折流板的压降为可比设备相应值的30 %～50 % , 而传热系数是可比设备相应值的60 %～80% [1 ]。
强化换热及其研究进展
1 前言当今世界，由于工业，经济的巨大发展，世界各国普遍面临着能量短缺问题，开发新能源以及如何高效利用现有能源得到了世界各国的普遍关注。
由于换热设备在工业生产中的广泛应用，提高换热器效率，研究强化换热的新技术成为人们日益关注的传热学新课题。
本文将从强化传热技术的发展过程、强化传热新技术以及强化传热技术的实际应用状况几个方面对近几年来强化传热技术的总体进展进行介绍。
[1]2 正文热量传递方式有导热、对流以及辐射三种，因此，强化传热方法的研究也势必从这三个方面来进行。
由于导热和辐射传热的强化受到的限制条件较多，所以对流换热的强化受到重视。
因此，强化换热方法中研究最多，涉及面最广的是对流换热的强化。
强化传热的研究从50 年代中期开始增多，近几十年来发展迅速，并成为传热学中重要的研究方向和组成部分。
[2]2.1 强化传热的意义在现代科学技术的许多领域,如动力、冶金、石油、化工、材料、制冷以及空间、电子、核能等,均涉及到加热、冷却和热量传递的问题。
换热器是不可缺少的工艺设备,而且在金属消耗和投资方面也占有较大的比例。
目前,能源危机越来越突出,开发新能源及余热回收显得特别重要。
而在这些工作中,通常都要求采用有效的强化传热措施,以提高传热量来减小换热器的体积和重量。
可以说,研究各种传热过程的强化问题,设计新颖的紧凑式换热器,不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题,同时也是开发新能源和开展节能工作的紧迫任务。
[3]传热学的目的是研究热传播速率的问题,而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。
2.2 强化传热的目的和任务不同场合对于强化传热的具体要求各不相同,但归纳起来应用强化传热技术可达到下列任一目的:(1)减小换热器的传热面积,以减小换热体积和重量;(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)减少换热器的阻力,以减少换热器的动力消耗。
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。
基于强化传热的新型换热器研究
基于强化传热的新型换热器研究随着现代工业的发展，换热技术也不断得到了广泛的应用。
传统的换热器已经无法满足高效、节能、环保的要求，因此，各国科研人员不断地进行换热器的研究和改进，希望能够研发出更加先进、节能、低污染的新型换热器。
其中，基于强化传热的新型换热器就是目前现代换热技术研究领域的热点之一。
一、强化传热的意义传统的换热器在传热方面有很多不足之处，如传热效率低、易形成气泡和结垢、管壁污垢易产生压降等问题。
因此，研制更加先进、更高效的换热器已经成为了一项重要的研究课题。
基于强化传热的新型换热器能够有效地解决传统换热器存在的问题。
该类换热器主要利用流体流动的特性和流场的变化，从而提高传热效率，减少换热器结垢和气泡壁效应，使换热器保持长时间的高效运行状态。
同时，基于强化传热的新型换热器还具有节能、减少污染等优点，在现代工业中应用广泛。
因此，对于基于强化传热的新型换热器的研究具有相当的意义。
二、原理和技术强化传热原理是发挥流场的优势，通过改变流体的流动状态，提高传热的速率从而达到传热效率的提高。
下面列举一些基于强化传热的新型换热器技术。
1. 翅片式换热器翅片式换热器是应用比较广泛的一种换热器。
该种换热器的主要特点是在内、外筒的壁面上采用不同的形状的翅片来增加流体的流动路径，从而提高传热效率。
2. 螺旋流道式换热器该种换热器主要是利用流体在螺旋流道中的流动，达到传热效率的提高。
与传统管壳型换热器相比，螺旋流道式换热器能够显著增加传热表面积，降低压降，减少结垢和气泡效应，提高传热效率。
3. 微通道式换热器微通道式换热器将微通道技术应用于换热器中，采用微型的通道和复杂的表面几何结构，从而在有限的体积内获得大的传热面积。
因此，微通道式换热器能够提高传热效率，同时还有很好的抗污染性能。
三、应用与发展基于强化传热的新型换热器具有广泛的应用领域，如电子设备、空调系统、汽车散热系统、化学反应器等。
随着现代工业的不断进步，各种新型材料和新技术的发展，基于强化传热的新型换热器在应用领域与技术上也不断发展和完善。
管壳式换热器中高黏流体传热强化进展
管壳式换热器中高黏流体传热强化进展发布时间：2022-09-20T02:07:23.094Z 来源：《科技新时代》2022年（2月）4期作者：张长水谢小华[导读] 在制冷还有机械等多个领域，高黏度流体传热均有广泛应用。
如张长水谢小华西安鼎兴自控工程有限公司陕西西安 710000摘要：在制冷还有机械等多个领域，高黏度流体传热均有广泛应用。
如高黏度食品灭菌；传动设备润滑油冷却；反应釜内热量移除；高黏度原料加热或是冷却。
上述过程均和热量交换直接挂钩。
可见，高黏度流体传热在现代工业中有突出的地位。
但是，高黏度流体传热强化时普遍出现传热系数小、压降大的问题。
如何提高传热系数，减小压降，这是传热研究的重点方向。
本文将综述高黏流体传热强化及其进展。
关键词：管壳式换热器；高黏流体；传热强化引言粘性流体，即阻止物体在流体中自由运动的液体。
每种液体、气体或等离子体，均有相应的粘度测量值，根据数学公式或是运动测量值做出对比。
任何流体均有粘性，高粘性流体指的是液体的粘度相对较高，移动还是不移动，取决于液体的粘度。
粘度计算公式：τ=ηdv/dx =ηD，η和材料性质相关。
运动黏度，也就是流体动力粘度，除以相同温度条件下流体密度ρ之结果。
单位：(m^2)/s，v。
将流动的液体视为多个平行液层，各层速度均不一样，得到速度梯度(dv/dx)，这是流动的特性。
1高黏度流体的传热强化元件强化传热旨在提高传热系数，控制管材消耗，使能源得到更好地利用，节约成本。
当传热系数增加后，压降、泵功率相应地也会提高，由此扩大了操作成本。
1.1改进管型表面沟槽强化传热管，是提高传热效率的可靠选择。
相较于传统的光滑管，表面沟槽强化传热管不仅能够节约管材，减少费用，同时还能够提高热能利用率，节约能耗。
肖金花等[1]选取了波纹管，对混合机油的流动进行强化传热，验证波纹管能够促进高黏度流体快速地湍流，减小层流过渡至湍流相应的临界雷诺数。
Vicente等[2]检验了波纹管节距、高度等参数对乙二醇传热系数、压降带来的影响，并获取优化处理后的结构参数，为波纹管设计提供了有力的借鉴。
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收稿日期:2007-08-09李安军(1979～ ),研究生;114051 辽宁省鞍山市。
换热器强化传热技术的研究进展李安军 邢桂菊 周丽雯(辽宁科技大学材料科学与工程学院)摘 要 介绍了被动式强化传热技术的研究进展,简述了典型和新型传热元件的开发和应用,针对换热器传热管表面处理技术,管的内插件和管束支撑结构的发展状况展开分析和论述;探讨了强化传热技术的发展方向,数值模拟和场协同原理技术的应用使换热器结构趋于最优化,强化传热技术由单一型向复合型方向发展,逐渐形成第三代传热技术。
关键词 强化传热 传热元件 管束支撑 换热器 节能技术P r o g r e s s i n s t u d y o n t e c h n o l o g y o f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n tf o r h e a t e x c h a ng e rL i A n j u n X i n g G u i j u Z h o u L i w e n (U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y L i a o n i n g )A b s t r a c t P r o g r e s s i n s t u d y o nt e c h n o l o g y o f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n t w a s i n t r o d u c e d ,d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f t y p i c a l a n d n e wt y p e h e a t t r a n s f e r c o m p o n e n t s w e r e d e s c r i b e d b r i e f l y ,a n d t h e d e v e l -o p m e n t s t a t u s o f t h e t e c h n o l o g y o f h e a t e x c h a n g e t u b e 's s u r f a c e t r e a t m e n t ,t u b e p l u g g e d -i n o b j e c t s a n d t u b e b u n d l e s u p p o r t w e r e a n a l y z e da n ds t u d i e d .T h ed e v e l o p m e n t d i r e c t i o no f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e -m e n t w a s d i s c u s s e d .T h ea p p l i c a t i o no f n u m e r i c a l s i m u l a t i o na n df i e l ds y n e r g yp r i n c i p l e sm a d et h e s t r u c t u r e s o f h e a t e x c h a n g e r o p t i m i z e d ,t h et e c h n o l o g yo f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n t d e v e l o p e df r o m s i n g l e t oc o m p o u n d a n dg r a d u a l l y f o r m e d t h e t h i r d -g e n e r a t i o no f h e a t t r a n s f e r t e c h n o l o g y .K e y w o r d s h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n t h e a t t r a n s f e r c o m p o n e n t s t u b eb u n d l es u p p o r t h e a t e x -c h a n g e r e n e r g y c o n s e r v a t i o n t e c h n o l o g y 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,节能是非常重要的,也是当务之急,世界各国都在寻找新能源和节能新途径。
换热器作为换热设备,广泛应用于冶金、化工等各个工业领域中,强化传热技术的应用不但节能环保,而且节约了投资和运营成本,所以,换热器的强化传热技术一直以来都是一个重要课题,受到研究人员的重视,各种研究成果不断涌现。
20世纪80年代以来,强化传热技术被誉为第二代传热技术〔1〕,并得到充分的发展。
它是能够显著改善传热性能的节能技术,其主要内容是强化传热元件和改变壳程的支撑结构,用以提高换热效率,达到生产的最优化。
强化传热技术通常分为主动式和被动式两大类。
主动式强化传热需要消耗外部能量,如采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射等手段。
被动式强化传热则不需要消耗外部能量,是换热器强化传热主要采用的方法,如传热管的表面处理、传热管的形状变化、管内加入插入物,改变支撑物等〔2〕。
这里主要介绍被动式传热。
1 传热管的表面处理1.1 无相变传热无相变传热是指在对流换热中不发生蒸汽凝结或液体沸腾的换热过程。
工业生产中,主要应用的异形管有:螺旋槽管、旋流管、波纹管、缩放管、横纹管、螺旋椭圆扁管、变截面管、内肋管等〔3〕。
这种传热管的特点是,结构简单,加工方便,传热面积增加,传热效果大大增强,换热器的结构更加紧凑,减小投资,节约成本。
(1)螺旋槽管螺旋槽纹管是表面具有螺旋形凹槽的一种强化传热管,传热管内外表面的凸起或槽纹,干扰了管内流体的流动,破坏了层流边界层,流动状态达到充分的湍流,产生的漩涡又不断地扰动边界层的流体,促进了传热管同流体间的热交换;湍流度的增加也有助于避免污垢在传热管壁面的沉积,提高传热系数,增强了管内外流体的换热。
螺旋升角对换热的影响很大,大螺旋升角更有利于换热〔4〕。
研究表明,螺旋槽管换热器比光管的传热系数提高了2～4倍,在阻力损失和换热面积相同时,换热量可增加30%～40%〔3〕。
旋流管是螺旋槽纹管的衍生品,也叫异型螺旋槽管。
其槽纹是半流线的勺形或W形,流体在其内流动呈波状特性,它的传热机理与螺旋槽管大体相同。
这种传热管的传热面积和传热系数大大增加,传热系数比光管提高3.5倍,并且,在相同传热量下旋流管的换热系数比螺旋槽管高3%～8%,而压力损失低5%～10%〔5〕。
(2)波纹管波纹管是表面有波纹状突起的强化传热管,由于波纹管的壁很薄,传热管可以自由伸缩。
流体在管内流动时,截面不断的变化,扰动流体,破坏层流边界层,以强化传热。
波纹管的传热效率通常是光管的2～4倍,同时还具有除垢能力强,温差应力小,结构紧凑轻巧等特点〔6〕。
波纹管的壁薄,有波纹突起,可以有效地消除纵向应力,但是波纹管的强度问题没有很好的解决,应用范围受到限制。
(3)横纹管横纹管由光管的外表面被滚压成一圈圈有序的环形凹槽而成,与管子轴线成90°角。
影响横纹槽管综合传热性能的主要结构参数为肋节距和肋形,而肋高影响较小,并且传热综合因子随流动R e数增大而迅速降低。
横纹抗垢能力要优于光管,渐近污垢热阻值约为光管的0.83,污垢状态下横纹管的强化比约为1.4,说明横纹管其性能比光管要好〔7〕,也比螺纹管好,在同样传热效果下,阻力增加比螺旋槽管少。
(4)螺旋椭圆扁管螺旋椭圆扁管是把圆形光管压成椭圆形,然后扭曲而成,流体在管内处于螺旋流动状态,因而破坏了管壁附近的层流边界层,提高了传热效率。
这种管束结构的特点是:两个并行排列的相邻管子的椭圆长轴相互接触,互相支撑,应用这种管的换热器取消了附加的管束支撑物,节约了材料和成本。
研究表明,螺旋椭圆扁管换热器具有较好的强化传热性能,管径大小和螺旋导程对传热和阻力性能均有影响。
从综合性能来看,大管径优于小管径;对于相同规格的管子,导程增大,传热性能降低,流动阻力减小〔8〕。
这种结构的换热器与光管换热器相比,热流密度高50%,容积小30%。
1.2 有相变传热有相变传热是指在对流换热中发生蒸汽凝结或液体沸腾的换热过程,有相变传热常用的异形管有:锯齿形翅片管、花瓣形翅片管、T形管和表面多孔管(麻坑管)等〔3〕。
(1)冷凝传热的锯齿形翅片管和花瓣形翅片管锯齿形翅片管是一种新型传热管,其翅片外缘有锯齿缺口,加强了流体的扰动,促进对流换热,换热面积增大,增强了换热量,锯齿管的传热系数是光管的6倍,是低肋管的1.5～2倍。
花瓣形翅片管是一种特殊的三维翅片结构强化传热管,从截面上看,各翅片像花瓣状而得此名。
花瓣形翅片管既能显著地强化低表面张力介质及其混合物和含不凝性气体的水蒸气的冷凝传热,又能显著地强化空气和高粘性流体的冷却传热,有研究表明:自然对流条件下,其传热系数比锯齿形翅片管提高了8%～10%,在强制对流下,是光管的5～6倍。
(2)强化沸腾传热的T形管和表面多孔管T形翅片管是由德国的W i e l a n d公司于1978年开发的,管子的外表面具有多条螺旋的T形翅片,以增加汽化核心,并显著的增大了传热面积,具有优良的传热性能。
表面多孔管同T形管的传热原理相同,它是北京化工设计院在1978年通过烧结法试制的,实验用丙酮作工质,测定了在以烧结法制成的表面多孔管上沸腾时的给热系数,约为光滑管的7～8倍。
尽管这种表面结构具有很好的换热特性,但是,这种管的加工工艺十分复杂,在实际工程应用中并不普遍。
1.3 新型传热元件(1)斜针翅管〔9〕斜针翅管是中国石化建筑公司与华南理工大学联合研制的一种新型高效换热器。
这种传热管的优点是扩大了二次传热面积,保持较小的管距,利用流体的不断扰动,破坏流体的层流边界层,增加了紊流度,使得传热效率提高,达到强化传热的效果。
它主要应用于壳程为油介质的换热器中。
流体流经换热管壁面时总存在一层滞留内层,该层传热仅为热传导,导热热阻很大,流体的流速和温度分布都属于抛物线形,只有使滞留层消除或变薄才能够减小热阻,加强传热。
斜针翅管强化传热的机理是在扩大二次传热面的同时,利用流体的扰动,提高湍流度,破坏了边界层,也阻止了污垢的积累,强化了传热。
研究表明,壳程的流体纵向流动,有效的避免了流体诱导振动的发生,防止管子的振动破坏,具有折流杆换热器的特点;这种传热元件的换热面积能够有效地被利用,不存在换热死区〔6〕,并且增加了换热面积,同等条件下,换热面积可提高10%以上。