傳熱強化
傳熱強化
intensification of heat transfer
提高傳熱系數(shù)的傳熱技術(shù)。在傳熱理論的應(yīng)用研究中最常遇到傳熱強化問題。強化的目的是提高設(shè)備的利用率、節(jié)約能源或滿足特殊的工藝要求。
根據(jù)傳熱系數(shù)的定義式，傳熱過程的總熱阻(1/KA)等于固壁兩側(cè)的對流換熱熱阻(1/
1A，1/ 2A)和固壁本身的導(dǎo)熱熱阻(
/
A)等 3個分熱阻之和。其中K 為總傳熱系數(shù)，1、 2分別為兩側(cè)流體對固壁的對流傳熱系數(shù)，和為固壁的厚度和熱導(dǎo)率，A 為固壁傳熱面積。如果傳熱是在高溫下進行，總熱阻中還應(yīng)包括分熱阻──輻射熱阻。因此，一般地說，降低任何一個分熱阻都能提高傳熱系數(shù)。但是實際上，只有當(dāng)固壁的導(dǎo)熱熱阻相對于其他幾個分熱阻較大或相接近時,選用熱導(dǎo)率比較大的金屬作固壁材料才是有意義的。當(dāng)對流換熱熱阻較大時，導(dǎo)熱熱阻在總熱阻中所占比重很小，這時為了強化傳熱，主要是靠設(shè)法減小固壁兩側(cè)的對流換熱熱阻。就兩側(cè)的對流換熱熱阻來說，如果兩值相近，強化兩側(cè)或任一側(cè)都有效果；如果兩者差別較大，則應(yīng)著重強化原來換熱熱阻大的一側(cè)。通過減小分熱阻以強化傳熱的辦法很多，經(jīng)常應(yīng)用的有：①選用熱導(dǎo)率大的材料，或減薄固壁厚度，以降低導(dǎo)熱熱阻；②提高氣體和固壁表面的黑度，以降低輻射熱阻。
強化對流換熱常常是強化傳熱過程的主要途徑，可以采用的手段也更加多樣，常用的有：①選用熱導(dǎo)率比較大的流體。例如，氫冷比空氣冷有效，水冷效果更佳；②加大流動速度，以提高湍流度，減薄邊界層，降低對流熱阻；采用短管換熱器也可以抑制邊界層增厚；③采用螺旋管、螺旋板、入口旋流片、各種波形管、異形管和管內(nèi)插入件，以及粗糙表面等以增強流體擾動；④在對流換熱較弱的一側(cè)采用肋片、翅片，以增大換熱面積和擾動度；⑤盡量采用相變換熱，并且在沸騰汽化時應(yīng)用多孔金屬壁以增加汽化核心；在蒸汽凝結(jié)時，換熱面上加涂料或流體中摻入添加劑，造成珠狀凝結(jié)條件；⑥改進冷熱氣流的流向安排，以提高換熱溫壓；應(yīng)用電磁和超聲等效應(yīng)也可以達到強化傳熱的目的。
金德年
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