换热器的强化传热三因素
(完整)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马越中国矿业大学化工学院,江苏徐州，221116摘要:总结了近年来国内外新型管壳式换热器的研究进展，从管程、壳程、管束三方面介绍了管壳式换热器的发展历程、结构改进及强化传热机理,并与普通弓形折流板换热器进行对比，概括了各式换热器的强化传热特点。
最后指出了换热器的研究方向。
关键词:管壳式换热器；强化传热;研究方向Overview of the Shell and Tube Heat Exchangers about Heat TransferEnhancement TechnologyMA YueCUMT,Xuzhou，jiangsu，221116Abstract:Abstract : The research progress of shell and tube heat exchanger were summarized. The development structural improvement and heat transfer enhancement of the heat exchangers were introduced through three aspects e. g. tube pass shell pass and the whole tub bundle etc. Compared with the traditional segmental bame heat exchanger various types of heat exchangers'characteristics about heat transfer enhancement were epitomized。
At last，the studying directions of heat exchangers were pointed out.Key words：shell and tube heat exchanger;heat transfer enhancement；studying direction1引言《“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。
(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。
强化传热技术及高效节能设备(华谊交流)
一、换热设备的强化传热技术
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1 换热器的强化传热技术
近20年来，石油、化工等过程工业得到了迅猛发展。 各工业部门都在大力发展大容量、高性能设备，因此要求 提供尺寸小、重量轻、换热能力大的换热设备。 特别是始于20世纪60年代的世界能源危机，加速了当 代先进换热技术和节能技术的发展。强化传热已发展成为 第二代传热技术，并已成为现代热科学中一个十分引人注 目的、蓬勃发展的研究领域。 主要介绍工业化应用的、相对比较成熟的管壳式换热 器无功强化传热技术。
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表面多孔管结构图
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表面多孔管
强化传热机制
性能曲线对比
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3.1 强化传热管元件
9） T形翅片管 T型翅片管是由光管经过滚轧加工成型的一种高效换热 管。其结构特点是在管外表面形成一系列螺旋环状T型隧道 。管外介质受热时在隧道中形成一系列的气泡核，由于在 隧道腔内处于四周受热状态，气泡核迅速膨大充满内腔， 持续受热使气泡内压力快速增大，促使气泡从管表面细缝 中急速喷出。气泡喷出时带有较大的冲刷力量，并产生一 定的局部负压，使周围较低温度液体涌入T型隧道，形成持 续不断的沸腾。
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3 管壳式换热器的强化传热技术
管壳式换热器的传热强化研究包括管程和壳程两侧的传 热强化研究。通过强化传热管元件与优化壳程结构实现。 3.1 强化传热管元件 改变传热面的形状和在传热面上或传热流路径内设置各 种形状的插入物。改变传热面的形状有多种，其中用于强化 管程传热的有：螺旋槽纹管、横纹管、螺纹管、缩放管、旋 流管和螺旋扁管等。 另外，也可采用扰流元件，在管内装入麻花铁，螺旋圈 或金属丝片等填加物，亦可增强湍动，且有破坏层流底层的 作用。
菱形翅片管结构图
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3.1 强化传热管元件
关键热阻与换热器传热过程的强化措施
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关键热阻与强化换热器传热过程的措施徐忠娟(扬州化工学校， 扬州 225002)摘要： 本文阐明了强化换热器传热过程的最主要途径是降低关键热阻，分析了各种情况下的关键热阻，并对如何降低关键热阻提出了具体的措施。
关键词：关健热阻；换热器；传热系数；给热系数对于如何对换热器的传热进行强化，不少教科书和文献都作了分析，但在具体情况下采取何种措施，分析很少。
本文结合关键热阻［1］的概念进行了具体分析。
1. 强化传热途径分析：由传热速率方程式m t KA ∆=Q 可以看出换热器传热过程的强化可通过增大传热平均温度差m t ∆，增大传热面积A 和增大总传热系数Ｋ三个途径来实现。
1.1 增大传热平均温度差m t ∆传热平均温度差的大小主要取决于两流体的温度条件。
物料的温度由生产工艺决定，一般是不能随意变动，而加热介质和冷却介质的温度因所选介质的不同而不同。
显然这种方法受生产工艺、设备条件、环境条件及经济性等方面的限制，实际操作时有一定的局限性。
1.2 增大传热面积A增大传热面积A 可使传热量Q 增大，这对新设计的换热器而言，通常增大传热面积就意味着增加金属材料的用量，使设备投资费用提高，因此，我们在进行换热器的设计时应从设备结构入手，尽可能增加单位容积所具有的传热面积，有些措施见下面分析。
但是在既定的换热器上想增大传热面积是不现实的。
1.3 增大总传热系数Ｋ增大总传热系数Ｋ（即降低总热阻1/K ）是换热器强化传热的最主要的途径，无论是在换热器的设计时还是在换热器的运行中都必须设法提高K 值。
这也是当今世界上强化传热研究的重要工作。
那么如何提高总传热系数Ｋ呢？下面就这一问题笔者将作详细的分析。
2. 增大总传热系数Ｋ的措施分析由总传热系数Ｋ的估算公式：1110αλδα++++=A A i R R K i可见，传热过程是一较复杂的过程，传热的总热阻是串联各项热阻之和。
板式换热器换热系数或传热系数
板式换热器是一种高效、紧凑的换热设备。
尽管其发展已有近百年历史,且在国民经济的少数部门(如食品、制药)有着比较广泛的应用,但是由于耐温、耐压、耐腐蚀能力而制约其在各个部门的全面推广和应用。
进入80年代以来,由于制造技术、垫片材料的不断进步以及传热理论的不断完善,板式换热器的应用越来越受到工业生产部门的重视。
要确定一项强化传热新技术是否先进,必须对其进行评价。
但在实际的使用中,出现了多种评价强化传热的方法与评价指标。
有人主张采用换热量Q与消耗的泵(或风机)的功率N的比值,即能量系数作为评价指标,类似的也广泛采用K/ΔP以及无因次化的Nu/ζ来进行评价,为了更准确地反映强化传热的性能,进一步也可以使用K/ΔP1/3及Nu/ζ1/3作为指标。
随着传热技术的发展,换热器日益向体积小、重量轻的方向发展,同时在提高效率的前提下,要求操作费用降低。
在综合分析的基础上,提出了一套较为完整的性能评价数据,即维持输送功率、传热面积、传热负荷3因素中的两因素不变,比较第3因素的大小以评定传热性能的好坏。
这些评价都只是分析换热器的能量在数量上转换、传递、利用和损失的情况,即以热力学第一定律为基础。
为了更准确地反映热量交换过程能量在质量上的损失,在理论研究中也提出了许多基于热力学第二定律的评价方法,即分析换热器中火用的转换、传递、利用和损失的情况。
而进行技术推广应用时,还应考虑采用强化换热技术后管子等价格的增加和运行费用的变化,运用经济核算的方法进行评价,即热经济学的评价方法。
而在实际的使用过程中,进行强化传热新技术、新方法的研究更多采用简单易用的单一参数K,ΔP以及单一参数组合而成的K/ΔP,K/ΔP1/3来进行评价[9～11]。
而基于热力学第二定律的方法在设计过程中可用来判断换热器的性能,作为进一步改善的依据,但在工程上缺乏实用性。
a.提高板片的表面传热系数由于板式换热器的波纹能使流体在较小的流速下产生湍流( 雷诺数一1 5 0时 )，因此能获得较高的表面传热系数，表面传热系数与板片波纹的几何结构以及介质的流动状态有关。
如何强化换热器中传热过程
如何强化换热器中传热过程所谓换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内、单位传热面积传递的热量尽可能增多。
其意义在于：在设备投资及输送功耗一定的条件下，获得较大的传热量，从而增大设备容量，提高劳动生产率；在保证设备容量不变情况下使其结构更加紧凑，减少占有空间，节约材料，降低成本；在某种特定技术过程使某些工艺特殊要求得以实施等。
传热过程的强化有以下几条途径：（1）增大传热面积增大传热面积，可以提高换热器的传热速率。
但增大传热面积不能靠增大换热器的尺寸来实现，而是要从设备的结构入手，提高单位体积的传热面积。
工业上往往通过改进传热面的结构来实现。
目前已研制出并成功使用了多种高效能传热面，它不仅使传热面得到充分的扩展，而且还使流体的流动和换热器的性能得到相应的改善。
例如用翅（肋）片，用轧制、冲压、打扁或爆炸成型等方法将传热面制造成各种凹凸形、波纹型、扁平状等，将细小的金属颗粒烧结或涂敷于传热表面或填充于传热表面间，以实现扩大传热面积的目的，减少管子直径，增加单位体积的传热面积。
（2）增大平均温度差增大平均温度差，可以提高换热器的传热效率。
平均温度差的大小主要取决于两流体的温度条件和两流体在换热器中的流动型式。
一般来说，物料的温度由生产工艺来决定，不能随意变动，而加热介质或冷却介质的温度由于所选介质不同，可以有很大的差异。
例如，在化工中常用的加热介质是饱和水蒸汽，若提高蒸汽的压力就可以提高蒸汽的温度，从而提高平均温度差。
但需指出的是，提高介质的温度必须考虑到技术上的可行性和经济上的合理性。
另外，采用逆流操作或增加管壳式换热器的壳程数使增大，均可得到较大的平均温度差。
（3）增大总传热系数增大总传热系数，可以提高换热器的传热效率。
由总传热系数的计算公式可见，要提高值，就必须减少各项热阻。
但因各项热阻所占比例不同，故应设法减少对值影响较大的热阻。
一般来说，在金属材料换热器中，金属材料壁面较薄且导热系数高，不会成为主要热阻；污垢热阻是一个可变因素，在换热器刚投入使用时，污垢热阻很小，不会成为主要矛盾，但随着使用时间的加长，污垢逐渐增加，便可成为障碍传热的主要因素；对流传热热阻经常是传热过程的主要矛盾，也应是着重研究的内容。
换热器强化传热速率的途径
换热器强化传热速率的途径
1. 增大换热面积：可以通过增加管道长度或增加热交换表面积来增加传热速率；
2. 提高换热界面温差：通过调整流体温度或流速等条件，使流体在换热器内产生更大的温度差，从而增强传热速率；
3. 改善流体流动状态：可以采用设计合理的流道形状，增加湍流发生的可能性，从而改善流体的传热能力；
4. 使用高导热材料：通过选择热导率高的材料，可以提高传热速率；
5. 使用增强换热技术：如添加换热过程中的湍流增强装置，如翅片、螺旋片等，可以增加传热速率；
6. 优化换热器结构：设计合理的换热器结构，如增加传热表面的均匀性和连续性，减小热阻等，可以增强传热速率；
7. 控制换热器操作条件：合理控制入口温度、流体流速等操作条件，使其在最佳工况下运行，从而提高传热速率。
《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
实验三 传热系数K和给热系数α的测定
实验三 传热系数K 和给热系数α的测定一、 实验目的1. 了解间壁式传热元件和给热系数测定的实验组织方法；2. 学会给热系数测定的试验数据处理方法；3. 了解影响给热系数的因素和强化传热的途径。
二、实验原理在工业生产中，间壁式换热器是经常使用的换热设备。
热流体借助于传热壁面，将热量传递给冷热体，以满足生产工艺的要求。
影响换热器传热速率的参数有传热面积、平均温度差和传热系数三要素。
为了合理选用或设计换热器，应对其性能有充分的了解。
除了查阅文献外，换热器性能实测是重要的途径之一。
传热系数是度量换热器性能的重要指标。
为了提高能量的利用率，提高换热器的传热系数以强化传热过程，在生产实践中是经常遇到的问题。
列管换热器是一种间壁式的传热装置。
冷热液体间的传热过程是由热流体对壁面的对流传热、间壁的热传导、以及壁面对冷流体的对流传热这三个传热子过程组成，其所涉及的热量衡算为：1212()()()()h h w c c w mw w Q KA T t Q A T t Q A t t A Q t t ααλδ=-=-=-=- 1122111w w w w h h m c c T t t t t t T tQ A A A KA δαλα----==== 1h h m c cK A A A A A A δαλα=++在所考虑的这个传热过程忠，所涉及的参数共有13个，采用因次分析方法 ：π=13-4=9个无因次数群。
该方法的基本处理过程是将研究的对象分解成两个或多个子过程 。
即：12(,)K f αα≈分别对α1、α2进行研究：1111111(,,,,,)p f d u c αρμλ=无因次处理得：0(,)Re Pr p b c c d du f Nu a μαρλμλ=→= 1）传热系数K 的实验测定热量衡算式：21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式：m Q KA t =∆ 其中：12211221()()lnm T t T t t T t T t ---∆=--两式联立，得：21()c c pc mq c t t K A t ρ-=∆2）给热系数α的实验测定热量衡算式：21()c c pc Q q c t t ρ=- 传热速率式： c mc Q A t α=∆ 其中：2121()()lnw w mc w w t t t t t t t t t ---∆=--下上上下两式联立，得：21()c c pc c mcq c t t A t ρα-=∆三、实验装置及流程图本实验选用空气作为冷流体 华理是冷却水，水蒸汽作为热流体。
传热学-影响间壁式换热器性能的因素及强化措施
传热学-影响间壁式换热器性能的因素及强化措施间壁式换热器主要以热传导、对流形式传热。
但管壁导热热阻较小，对传热影响不大.影响其传热过程的因素主要来自对流传热过程，其中影响较大的有以下几方面。
1)流体的种类和相变:不同的液体、气体或蒸汽的对流传热系数都不相同，牛顿型流体和非牛顿型流体也有区别。
流体有相变的传热过程，其传热机理不同于无相变过程，所以传热系数不同。
2)流体的特性:对对流传热系数影响较大的流体物性有导热系数、乳度、比热容、密度以及体积膨胀系数。
对同一种流体，流体的物性不同，对流传热系数亦不同。
3)流体的流动状态:由层流和湍流的传热机理可知，流体处于层流状态，对流传热系数较小，流体处于剧烈的湍流状态时，对流传热系数大。
4)流体流动的原因:按引起流动的原因分，对流传热分为自然对流和强制对流。
强制对流的传热系数较自然对流的传热系数大几倍甚至几十倍。
5)传热面的形状、位置和大小:传热面的形状(如管、板、环隙、翅片等)、传热面方位和布置(水平或垂直放置，管束的排列方式等)及管道尺寸(如管径和管长等)都直接影响对流传热系数。
6)流体的温度:流体的温度对对流传热的影响表现在流体温度和壁面温度之差、流体物性随温度变化的程度以及附加自然对流等方面。
此外，由于流体内部温度分布不均匀，必然导致密度的差异，从而产生附加的自然对流，这种影响又与热流方向及管子排列情况等有关。
此外，换热器在实际操作中，传热表面上常有污垢积存，对传热产生附加热阻，所以生产用的换热器要防止和减少污垢层的形成，降低其对传热效果的影响。
2·间壁式换热器传热过称的强化路径换热器传热过程的强化就是力求使换热器在单位时间内，单位传热面积传递的热量尽可能增多。
其意义在于:在设备投资及输送功耗一定的条件下，获得较大的传热量，从而增大设备容量，提高劳动生产率;在设备容量不变的情况下使其结构更加紧凑，减少占地空间，节约材料，降低成本:在某种特定技术过程中使某些特殊工艺要求得以实施等。
强化传热
杜明照10116117 化机研10管壳式换热器无源强化传热技术杜明照（常州大学机械工程学院，江苏常州213016）摘要：管壳式换热器是在工业中应用最为广泛的一种换热器，对其强化传热的研究对节能减排、缓解能源危机有着重要的意义。
本文首先论述了强化传热技术及其强化途径，其次具体介绍了管壳式换热器无源强化传热技术实现方法及其各种换热元件。
关键词：管壳式换热器；强化传热；节能减排The Passive Heat Transfer Enhancement of Shell and Tube Heat ExchangerDu Mingzhao(Changzhou University, College of Mechanical Engineering, Changzhou Jiangsu, 213016) Abstract: Shell and tube heat exchanger is a kind of heat exchanger which is the most widely used in industry .The research of heat transfer enhancement of shell and tube heat exchanger has an important significance for the energy conservation、emission reduction, and relieve the energy crisis. This paper discusses the technology of heat transfer enhancement and the way of strengthens, then gives a specific description of the passive heat transfer enhancement of shell and tube heat exchanger and its various components.Keywords: Shell and tube heat exchanger；Heat transfer enhancement；Energy saving and emission reduction0 引言近年来，随着中国经济的快速发展，石油、化工等行业得到了长足的发展，各工业部门都在大力发展大容量、高性能设备，并且随着能源危机的进一步加大，对换热器的性能要求进一步提高，换热器向着尺寸小、重量轻、换热能力大、换热效率高的方向发展，因此强化传热技术成为一个蓬勃发展的研究领域。
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。
强化传热三个方法
上述三方面增强传热效果的方法在换热器都或多或少的获得了使用，但是因为扩展传热面积及加大传热温差经常受到场地、设备、资金、效果的限制，不可能无穷制的增强，所以，当前换热器强化传热的研究主要方向就是：如何通过控制换热器传热系数值来进步换热器强化传热的效果。我们现在使用最多的进步换热器传热系数值的技术就是：在板式换热器换热管中加扰流子添加物，通过扰流子添加物的作用，使换热器传热过程的分热阻大大的降低，并且终极来达到进步换热器传热系数值的目的。
3、增强传热系数增强换热器传热效果最积极的措施就是想法进步设备的传热系数。换热器传热系数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，换热器传热系数值也就越低；换热器传热系数值越低，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需分析传热过程的每一项分热阻。如何控制换热器传热过程的每一项分热阻是决定换热器传热系数的枢纽。
2、加大螺旋板换热器 传热温差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，进步辐射采暖板管内蒸汽的压力，进步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。但是如国，我们在进步辐射采暖板的蒸汽温渡过程中，不能超过辐射采暖答应的辐射强度，辐射采暖板蒸汽温度的增加实际上是一种受限制的增加，依赖增加换热器传热温差只能有限度的进步换热器换热效果；同时，我们应该熟悉到，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。所以，不能一味追求传热温差的增加，而应兼顾整个热力系统的能量公道使用。
பைடு நூலகம்
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进步换热设备的传热量或者在知足原有传热量前提下，使它的体积缩小。板式换热器传热强化通常使用的手段包括三类：扩展传热面积；加大传热温差；进步传热系数。
强化传热技术在空调中的应用
强化传热技术在空调中的应用作者：杨瑞来源：《现代营销·理论》2020年第06期摘要：众所周知，随着冷凝温度的降低和蒸发温度的提高，空调器的传热温差将会随之降低，蒸发器和冷凝器的传热条件恶化。
虽然增大蒸发器、冷凝器的换热面积能解决这一矛盾，但是由此必然导致空调器体积增大、能重比降低。
解决这一矛盾最为明智的方法就是利用现有的传热强化技术、强化冷凝器和蒸发器的传热实现空调机蒸发器、冷凝器的低温差传热。
本文将简要介绍强化传热技术及几种能在空调设计中应用的强化传热管。
关键词：强化传热;技术;空调;应用一、冷凝器、蒸发器传热强化途径强化冷凝器，蒸发器传热就在于利用各种方法增加总传热系数K值.由于总传热系数取决于空气侧翅片换热系数α1、制冷剂与管壁传热系数α2以及翅片与管壁间的接触热阻β1和管壁自身热阻β2，所以强化空调换热器的传热主要着眼于以下几个方面，即：空气侧换热的强化、管内制冷剂侧传热的强化、减少接触热阻。
1.1空气侧换热强化（1）翅片形式的改进最早应用于空调机的翅片是平板式翅片。
当空气流过翅片时，翅片壁面上会形成层流边界层，且沿流动方向层流边界层会逐渐增加，由于翅片面上的层流边界层造成的传热热阻很大，所以平板式翅片的换热系数较低。
为了提高换热器的传热效果，人们人为地在翅片面上制造出不同形状的粗糙，以破坏翅片面附近的流动边界层强化翅片面换热，目前应用较多的翅片有：波形翅片、裂缝翅片、超级裂缝翅片（即波形翅片上再加工裂缝的翅片）。
（2）选择合理的翅片间距及蒸发器表面亲水处理目前空调器蒸发器都存在积水现象，蒸发器积水后从两个方面造成蒸发器传热条件的恶化：（1）蒸发器积水后减少了有效传热面积;（2）蒸发器积水后，风阻增大。
蒸发器积水情况与翅片间距的大小有很大关系。
翅片距离越大蒸发器积水越小，但翅片间距増大以后蒸发器有效传热面积将会降低，因而选择合理的翅片间距十分重要。
1.2制冷剂管内强化换热对于管内制冷剂换热，国外大多利用翅片来增加制冷剂与管壁间的换热系数。
传热期末复习资料A(有答案)
传热测验1．传热的基本方法有传导传热、对流传热和辐射传热。
2．在厚度相同，面积相等的两层平壁稳定导热过程中，已知导热系数λ1>λ2，则各层的导热速率Q1> Q2，温差Δt1 < Δt2 （>、=、<）。
3．为减小热辐射，应选用黑度较小的材料作为热屏。
4．列管式换热器中，若两流体的温度差大于50℃以上就应考虑热膨胀（热补偿）的影响，其补偿方法有补偿圈、浮头补偿、U形管补偿。
5．热传导的基本方程式是Q= λm·A·(T1-T2)/ ；。
6．换热器强化传热的途径有（1）一、扩展传热面积（2）二、增大传热平均温差Δtm（3）三、提高传热系数K。
7．列管换热器中安装折流挡板的目的是加长流程、提高流体的流速。
8、气固分离的目的：净化气体、除去灰尘、回收固体颗粒、保护环境。
9、工业上常用的气—固分离的方法有：沉降法、过滤法、湿法、静电除尘法。
10、常用的气体过滤设备有袋滤器、颗粒层除尘器等。
11、工业上常按分离因素给离心机分类。
α＜3000 称常速离心机；α= 3000-5000 称高速离心机；α＞5000 称超高速离心机12、常用离心分离设备有（1）三足式离心机（2）卧式刮刀卸料离心机13、SGZ1000N——1200N型；（三足式自动下卸料离心机）14、GKF1200-N型（密闭防爆卧式刮刀卸料离心机）15、传导、对流、辐射，就是传热（热传递）的三种基本方式。
16、化工生产中经常见到的对流传热有: 两种；热能由流体传到固体壁面；固体壁面传入周围流体;17、冷热两种流体通过一层间壁进行换热，热量从热流体传至间壁，再从间壁传至冷流体，这种传热过程叫给热传热。
18、在流体流动过程中，靠壁面处会产生一个边界层，叫层流内层。
层流内层的流体处于滞流（层流）状态。
19、给热过程包括边界层外的对流和边界层内以及固体壁的导热两种方式的传热过程。
20、给热（对流传热）过程的阻力主要在层流内层。
提高换热器的传热系数的方法总结
提高换热器的传热系数的方法总结1、改变流体的流动情况（1）增加流速增加流速可改变流动状态，并提高湍流脉动程度。
如管壳式热交换器中管程、壳程的分程就是加大流速、增加流程长度和扰动的措施之一。
管内湍流时增加流速对增强传热能收到较显著的效果，但又须注意增加流速也受到各种因素的限制。
因此，在设计或实际使用中应权衡各种因素，选择最佳流速或为流体输送机械所允许的流速。
（2）射流冲击这是使流体通过圆形或狭缝形喷嘴直接喷射到固体表面进行冷却或加热的方法。
由于流体直接冲击固体壁面，流程短而边界层薄，所以对流换热系数显著增大。
在用液体射流冲击加热面时，如热流密度已高至足以产生沸腾，则就成为两相射流冲击换热。
实验表明，此时不但可提高沸腾换热系数，而且可使烧毁点推迟，显著提高临界热流值。
（3）加插入物在管内安放或管外套装如金属丝、金属螺旋圈环、盘状构件、麻花铁、翼形物等多种型式的插入物，可增强扰动、破坏流动边界层而使传热增加。
如用薄金属条片扭转而成的麻花铁扰流子插入管内后，使流体形成一股强烈的旋转流而增强换热。
插入时若能紧密接触管壁，则尚能起到翅片的作用，扩展传热面。
大量的试验研究表明，加插入物对受迫对流换热等有显著增强的作用，但也会产生流动阻力增加、通道易堵塞与结垢等运行上的问题。
在使用插入物时应沿管道的全段流程，以保持全流程上的强化传热。
而且，在选择插入物的形式时，应考虑到在小阻力下增强传热。
（4）加旋转流动装置旋转流动的离心力作用将使流体产生二次环流，因而会强化传热。
上述的某些插入物，如麻花铁、金属螺旋丝等，除其本身特点外，也都能产生旋转流动。
在此要提及的是一些专门产生旋转流动的元件或装置。
例如，涡流发生器，它能使流体在一定压力下以切线方向进入管内作剧烈的旋转运动。
研究表明，涡旋强化传热的程度与雷诺数有关。
在一定的热源温度下，对流换热系数随着Re值而增加，且将达到某一个最大值然后下降。
在应用上应控制实际的Re值接近于使对流换热系数达最大时的临界Re值，以充分利用旋转流动的效果。
关于换热器传热过程的强化
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（3）减小垢层热阻。随着使用时间的增加，管壁处所 结的污垢会越来越厚。由于污垢的导热系数很小，热阻很 大。即使很薄的垢层，其热阻也可能很大，对易结垢流体 的传热，很容易成为关键的热阻。因此，应采用必要的措 施进行除垢。其主要措施有四条。①增大流速。可减少污 垢的沉积。②定期除垢。如蒸发操作，经常是蒸发一次， 清洗一次，清洗要求彻底干净。又如一年一度的大修，对 换热器进行的除垢。③采用化学的方法，如水中加入六偏 磷酸钠、三聚磷酸钠等除垢剂；又如进入锅炉的硬水进行 处理使其成为软水；再如对循环使用的水易生成生物污 垢，可用氯、溴、硫酸铜等作为生物杀菌剂等；④其他方 法，超声波除水垢，其原理是当超声波信号作用于液体中 时，使液体内形成许许多多微小的气泡（空化核），液体 中每个气泡的破裂会产生能量很大的冲击波，这种现象称 之为“空化效应”，超声波除垢正是利用液体中气泡破裂 所产生的冲击波来达到防垢除垢作用。
强化传热的措施
Q=KA△tm 为了减少集热器壁面的散热损失，集热器外要加装一种廉价的选择性材料－玻璃。 1）减少导热热阻：使用导热系数较高的材料作为导热介质。 多孔体吸收火焰辐射能后温度较高，也将向工件发射较多的辐射能并反射火焰的辐射能。 表面粗糙化及氧化膜：增加固体表面辐射率能够有效地提高物体表面的散热或吸热能力； 热量从分离器件或整个PCB传导到金属外壳或扩散板上，从而能提高发热电子组件的效率和使用寿命。 导热垫片是填充发热器件和散热片或金属底座之间的空气间隙，它们的柔性、弹性特征使其能够用于覆盖非常不平整的表面。 提高换热器综合效率、降低其寿命周期费用的最有效措施是强化传热。 辐射翅片的应用：设置辐射翅片以增大辐射散热面积。 通常，太阳能集热器采用价格便宜且容易获得的黑漆作为传热管的涂层。 利用热辐射特性减少能量损失：多孔体应用 圆管外加翅片，增大了换热面积。 在高温设备中，辐射换热是换热的主要形式。 提高换热器综合效率、降低其寿命周期费用的最有效措施是强化传热。 多孔体吸收火焰辐射能后温度较高，也将向工件发射较多的辐射能并反射火焰的辐射能。 表面粗糙化及氧化膜：增加固体表面辐射率能够有效地提高物体表面的散热或吸热能力；
HGST（原日立环球存储科技公司，现为西部数据 （NASDAQ: WDC）旗下子公司）将推出一款氦气充 填式硬盘驱动器（HDD）平台，它运用当今最先进的 技术，可提升存储容量，并大幅降低企业和云客户的 总拥有成本（TCO）。氦气较低的剪切力和更加高效 的热传导特性还意味着，驱动器的运行温度将会更低， 噪音也更小。
表面粗糙化及氧化膜：增加固散体表热面辐器射率采能够用有效铝地提合高物金体表的面的散散热热或吸片热能，力；底部则采用纯铜工艺，
物体表面粗糙化可以引起物体辐射率的增大。
提高接触表面光洁度或增加物导体间热的接性触压非力，常以增好加接，触面有积；利于迅速带走热量，同时还采用了
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换热器的强化传热
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 ）。
1 换热器强化传热的方式
1.1 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。
在扩展换热器传热面积的过程中，如果简单的通过单一地扩大设备体积来增加传热面积或增加设备台数来增强传热量，不光需要增加设备投资，设备占地面积大、同时，对传热效果的增强作用也不明显，这种方法现在已经淘汰。
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。
1.2 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，使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。
例如，我们在提高辐射采暖板的蒸汽温度过程中，不能超过辐射采暖允许的辐射强度，辐射采暖板蒸汽温度的增加实际上是一种受限制的增加，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，我们应该认识到，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。
所以，不能一味追求传热温差的增加，而应兼顾整个热力系统的能量合理使用。
1.3 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。
如何控制换热器传热过程的每一项分热阻是决定换热器传热系数的关键。
上述三方面增强传热效果的方法在换热器都或多或少的获得了使用，但是由于扩展传热面积及加大传热温差常常受到场地、设备、资金、效果的限制，不可能无限制的增强，所以，当前换热器强化传热的研究主要方向就是：如何通过控制换热器传热系数（K）值来提高换热器强化传热的效果。
我们现在使用最多的提高换热器传热系数（K）值的技术就是：在换热器换热管中加扰流子添加物，通过扰流子添加物的作用，使换热器传热过程的分热阻大大的降低，并且最终来达到提高换热器传热系数（K）值的目的。
2 .换热器上扰流子强化传热的使用
换热器在传热过程中，影响换热器传热系数（K）的主要因素包括：换热器内、外部液体的流动状态，换热面的形状及尺寸等。
为了提高换热器的传热系数，强化换热器的传热效率，国内外出现了多种强化元件及强化措施，主要包括在换热器中使用螺纹管、横纹管、缩放管、大导程多头沟槽管、整体双面螺旋翅片管以及在换热管中加扰流子来强化管内换热等。
其中，在换热管中加扰流子添加物进行强化传热在工业上已使用了多年，它可以使换热器总的传热系数出现明显的提高，可以大大节省换热器的传热面积，降低设备重量，节约大量金属材料，它的许多优点已日益引起人们的重视。
将对换热器扰流子强化传热的原理及特点作以下详细论述
2.1 扰流子强化元件的种类和共同特点
扰流子强化元件有多种形式，现在使用最多的包括:金属丝制元件、金属螺旋圈、盘状构件、麻花铁、翼形物等。
这些扰流子强化元件有一个共同的特点就是：在换热器换热管中这些扰流子添加物可以有效降低换热器传热过程中的总热阻，大大地提高换热器的传热系数（K）值，对换热器的传热效果增强明显。
2.2 扰流子强化传热的原理
研究表明，加入到换热器换热管中的扰流子添加物可以使换热管内流动的液体产生明显的螺旋运动。
换句话说，在换热器换热管中加入扰流子添加物，就相当于在换热器换热管中加入空隙率ε≥95%的多孔体，当换热器换热管中流动的液体流经这些扰流子添加物以后，流道内将产生明显的弥散流动效应，在低雷诺数下（Re≥300），由于弥散流动的促进，使换热器换热管中的液体转变为湍流。
湍流状态的流动液体其总热阻是所有流态液体中最小的，由于换热器换热管中湍流状态的流动液体热阻非常小，所以，换热器的传热系数（K）值将大大增加。
在高的传热系数（K）值状态下，换热器中扰流子强化传热的效果就会非常明显。
当然换热器中的扰流子对流经换热管的不同介质，其强化传热的效果是有区别的。
并且，换热管内扰流元件的形状和在传热面上的安装方法，对传热和流阻都有影响，一般可通过实验确定其最佳形式。
例如试验表明：在管道的全长填满螺旋形金属丝与间断设置螺旋圈相比，后者在传热性能不变时可减小流阻。
关于扰流子强化传热的原理，还有许多其它见解，有的专家认为扰流子强化传热是基于加大了传热面积和粗糙度，这无疑是正确的。
但试验表明，即使不紧贴壁面安装，则轴向固定在流道中心的扰流子也能使α值加大，有人解释为填充物能产生持续不断的涡流，并沿流向产生一个中心旋转流，在离心力的影响下使管中心的流体与壁面边界层流体充分混合。
从而减薄了边界层，强化了传热。
总的看，有关扰流子强化传热的理论还不完备和一致，一些数据仅来自实验，有待于更多的科研人员开发和利用。
2.3 扰流子强化传热的特点
在换热器换热管中加扰流子添加物，最明显的特点就是大大增强了换热管内侧的换热系数。
试验表明，在换热器换热管中加扰流子添加物，换热管内侧换热系数可比光管提高3.5倍以上。
扰流子强化传热除了减少金属消耗，它还可以提高工厂热能利用效率，降低能耗。
目前，一些设计追求高热强度，而管壳式换热器由于传热效率低，设计中采用的主要手段是选择提高对数平均温差，这要导致能耗的大幅度增加。
以炼油厂常减压装置为例，传热温差为60℃，以热—冷流体260～200℃计算，传热占热流21.5%，如果将温差降至33℃，传热损可降至10%采用扰流子强化传热的换
热器，在保证换热强度不变的情况下，可以显著降低传热温差，从而降低了热损更好地实现能级匹配，达到节能降耗的目的。
采用扰流子强化传热，另一优点就是可有效地抑制污垢的生成。
结垢是换热器非常棘手的问题。
污垢使传热效率下降，它的导热性能差，只有钢的1/30～1/50。
对碳钢管油冷却器，当水垢厚度达到2mm时，将比新制无垢时的运行效率下降30%。
美国传热研究公司对换热器的污垢问题进行了多年的研究，发现污垢的形成、生长，主要与介质温度和流速有关，介质温度越高，介质与壁面温差越大，流速越低，越易形成污垢。
为了消除管侧污垢，国外一些厂家通过提高管内流速（V＝2～3m/s），但这带来过高的压降，能耗很大。
采用扰流子强化传热的换热器，设备管侧的污垢显著减少。
首先，由于流体的弥散流动，介质的温度梯度较小，抑制了污垢的形成、生长；其次，由于弥散流紊动度很高（扰流子强化相当于静态搅拌器），流体中的杂质不易沉积成垢。
使用扰流子强化传热换热器的清洗十分方便。
短时期清洗时，可不抽出强化元件，用水速为V＞0.8m/s的清洗水冲刷管程即可。
实验表明。
当水速达到0.8m/s时，水流将产生强烈的弥散涡流，对管壁有很强的冲刷效应。
因此，可以比较干净地除掉扰流子及管壁上的垢物。
如果长时间运行后清洗，可抽出强化元件，分别清洗扰流子与管壁，这也很便于实施。
扰流子强化传热元件非常易于装拆、安装，日常维护简便，对旧设备的革新挖潜尤为有利。