强化传热技术
简述强化传热的方法
简述强化传热的方法强化传热是指通过增加传热界面的温度差或增大传热界面的传热面积，来加强传热过程的方法。
在工程实践中，我们常常需要通过强化传热来提高传热效率，以满足各种工艺和设备的要求。
强化传热的方法有很多种，下面将对其中几种常见的方法进行简述。
第一种方法是增大传热界面的温度差。
温度差是传热的驱动力，增大温度差可以提高传热速率。
例如，在换热器中，可以通过调整流体的进出口温度差或者调整流体的流量来实现温度差的增大。
此外，还可以采用多级传热的方式，将传热过程分成几个阶段，每个阶段的温度差都比较小，但是总的温度差较大，从而提高传热效率。
第二种方法是增大传热界面的传热面积。
传热面积是传热的主要因素之一，增大传热面积可以增大传热的表面积，从而提高传热速率。
在实际应用中，可以采用多管道或者多层板的结构来增大传热面积。
此外，还可以使用一些传热增强器件，如鳍片、螺旋肋等，来增大传热表面积，并增加传热界面的湍流运动，从而提高传热效率。
第三种方法是改变传热介质的性质。
传热介质的性质对传热过程有着重要影响。
例如，可以通过增加传热介质的流动速度来增强传热效果。
在管道中，可以通过增大流速或者改变流动方式（如采用层流或者湍流）来增加传热速率。
此外，还可以使用一些传热增强剂，如颗粒、纤维等，来改变传热介质的性质，增强传热效果。
第四种方法是利用辅助传热设备。
在一些特殊的传热过程中，可以通过使用辅助传热设备来实现传热的强化。
例如，在换热器中，可以采用传热表面上的振动装置或者超声波装置来增强传热效果。
此外，还可以采用电磁场、微波等辅助传热技术，来改变传热界面的物理特性，从而提高传热效率。
强化传热是通过增加传热界面的温度差或增大传热界面的传热面积，来加强传热过程的方法。
在工程实践中，我们可以通过增大温度差、增大传热面积、改变传热介质的性质或者使用辅助传热设备等方法来实现传热的强化。
通过合理选择和组合这些方法，可以提高传热效率，满足各种工艺和设备的要求。
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
简述强化传热的方法
简述强化传热的方法
强化传热是指通过一系列的方法和技术，提高传热效率，使热量能够更快速地传递到目标物体上。
在工业生产和科学研究中，强化传热技术被广泛应用，可以提高生产效率，降低能源消耗，提高产品质量等。
下面我们来简述几种常见的强化传热方法：
1. 换热器：换热器是一种常见的强化传热设备，它通过将热量从一个流体传递到另一个流体，实现热量的转移。
换热器的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
2. 换热管：换热管是一种常见的强化传热设备，它通过将热量从一个流体传递到另一个流体，实现热量的转移。
换热管的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
3. 换热介质：换热介质是一种常见的强化传热方法，它通过将热量从一个介质传递到另一个介质，实现热量的转移。
换热介质的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
4. 换热表面：换热表面是一种常见的强化传热方法，它通过增加换热表面积，提高传热效率。
换热表面的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
5. 换热流体：换热流体是一种常见的强化传热方法，它通过改变流
体的流动状态，提高传热效率。
换热流体的传热效率高，可以在不同的工业领域中广泛应用。
强化传热是一种非常重要的技术，可以提高生产效率，降低能源消耗，提高产品质量等。
在未来的发展中，我们需要不断探索新的强化传热方法，为工业生产和科学研究提供更好的支持。
(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
强化传热技术的原理
强化传热技术的原理强化传热技术是指通过改变传热介质的局部流动状态、增大传热面积、增加流体的湍动或实现传热界面的机械振动等方式，以提高传热效率的一系列技术手段。
其主要原理包括增加传热面积、改变流体流动状态以及改善传热介质的传热性能等。
首先，增加传热面积是强化传热技术的基本原理之一。
通过在传热装置内部设置多种形状的传热管或换热器片等结构，可以显著增大传热面积，提高传热效率。
例如，在换热器中采用螺旋翅片管，可以有效增大传热面积，增加传热效果。
此外，通过增加细小的传热介质颗粒或纤维等，也可以增加传热面积，提高传热效率。
其次，改变流体流动状态也是强化传热技术的重要手段之一。
传统的传热方式通常是通过传热介质的自然对流或强制对流来实现的，但这两种传热方式传热效率较低。
通过改变传热介质的流动状态，例如增大传热介质的湍动程度，可以大幅度提高传热效率。
常见的方法包括增加流体的流速，增加传热介质的湍动强度，采用特殊形状的传热管等。
第三，改善传热介质的传热性能也是强化传热技术的重要原理之一。
传热介质的传热性能直接影响传热效率。
不同的传热介质具有不同的传热性能，通过选择合适的传热介质可以提高传热效率。
例如，采用高传热性能的传热介质，如导热油、高导热粉体等，可以显著提高传热效果。
此外，通过添加传热增强剂，改变传热介质的热物性，也可以提高传热效率。
总之，强化传热技术是通过增加传热面积、改变流体流动状态以及改善传热介质的传热性能等手段，以提高传热效率的技术方法。
这些原理不仅可以单独应用，还可以相互结合，形成多种强化传热技术。
在实际应用中，根据不同的传热过程和要求，选择合适的强化传热技术，可以达到更好的传热效果。
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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。
当流体做湍流运动时，流体的传热方式有两种：在层流底层区的热量传递主要依靠导热；而在底层以外的湍流区，除热传导以外，主要依靠流体微团的混合运动。
除液态金属以外，一般流体导热率都很小，湍流换热时的主要热阻在层流地层区。
因此对于强化湍流流动的换热，主要原则应是减薄层流底层的厚度。
6、管式换热器一般采用圆管还是矩形通道？为什么？
在管子数目、工质流量及管道横截面周界均给定的情况下，圆形管道的流通截面积最大，矩形的最小，而流速恰好相反。
在个管道中温度条件相同时，矩形管道能增加换热系数，但同时阻力也剧增，这就是管式换热器一般采用圆管而不用换热效果横好的矩形管道的原因。
7、采用扩张-收缩管式如何强化传热的？
流体在扩张段中产生的强烈漩涡被流体带入收缩段时得到了有效利用，从而增强了传热。
此外，在收缩段中由于流体流过收缩截面时流速增高，使流体边界层中流速也相应增高，从而也增进了传热效应。
8、轧槽管强化换热的机理是什么？
轧槽管有强化换热效果是因为管内存在两种流动。
一是轧槽管内的凸起对近壁区流体起限制作用，使其产生附加旋流运动，从而减薄了传热边界层的厚度，提高了传热效率。
二是轧槽管内的凸起导致逆向压力梯度，使边界层分离，而使流体径向混合加强，提高了传热效率。
9、管内插入纽带达到强化换热效果的原因是什么？
（1）纽带的插入使得圆管的水力直径dh减小，从而导致换热系数增大。
（2）纽带的存在使得流体产生一个切向速度分量，其流动速度增大（尤其是靠近圆管管壁面处）。
由于壁面处剪切应力的增大和二次流导致的流体混合的增强，使换热得以强化。
（3）如果纽带与管子壁面处紧密接触，他们之间的接触热阻较小，则可增大有效的换热表面面积。
10、何谓错开扭带？强化传热的机理是什么？
答：（1）将扭率为y的扭带剪成长度为H/2（即扭转180°的轴向长度）的一系列短扭带元件，然后使每一元件互相错开90°并保持同一旋转方向做点焊连接，便形成了错开扭带。
（2）错开扭带在管内流体中引起的旋转、流体的不断分割和掺混使得中心流体与管壁流体产生较强的径向混合，破坏边界层的发展，从而强化传热过程。
11、在管内插入螺旋线圈的传热强化机理是什么？什么情况下宜采用？答：（1）在管内插入金属螺旋线圈是一种有效且简易可行的传热强化方法。
将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成螺旋线圈强化传热管。
在内插螺旋线圈管子的近壁区域，流体一方面由于螺旋线圈的作用发生旋转，一方面还周期性的受到线圈的螺旋金属丝的扰动，因而可以使传热强化。
（2）由于绕制线圈的金属丝较细，流体旋转强度较弱，因此这种强化管的流动阻力相对较小。
在管内流体流速较大的情况下，为了防止强化管阻力过大，可采用这种螺旋线圈强化管。
12、采用横纹槽管强化纵向冲刷管束的换热有哪些优点？
答：一，横纹槽管不像外肋管那样会由于肋片的存在而增大管子的周边尺寸，使管子难以紧凑布置，采用横纹槽管可使管束布置紧凑，适用于紧凑式换热器。
二，横纹槽管是一种双面强化传热的管型，其内、外壁被轧制成环状波纹凸肋，使内壁能改变流体边界层的状态，外壁能增大扰动，因此，横纹槽管不仅使管外换热得以强化，而且可同时强化管内换热过程。
三，制造及装配工艺简便。
13、管束采用肋片扩展表面如何达到强化传热的？
当换热器俩测流体的换热系数相差较大时，在换热系数较小的一侧应用肋片管，可扩大换热面表面积，并促进流体的扰动而减小传热热阻，有效地增大传热系数，从而增加传热量，或者在传热量不变时减小换热器的体积，达到高效紧凑的目的。
14、在板式换热器中，肋片的作用是什么？
（1）增大传热面积，并利用比隔板大得多的比表面积提高换热器的紧凑性；（2）由于肋片的特殊结构，特别是采用各种异形扩展换热面后，流体在流道中产生强烈扰动，使边界层不断破坏、更新，从而有效地降低热阻，提高传热效率；（3）由于
肋片在隔板之间起着加强肋的作用，使板束形成牢固的整体，提高了换热器的强度和承压能力。
15、在气体中加入液体添加剂是如何强化单相流体对流传热的？
在气体中加入液体通常是指向气流中喷入小液滴，换热面为液滴湿润，在换热面上形成的液膜发生蒸发，并对流动边界层产生扰动。
如果换热面能被加入的液体完全湿润，则可大大增强传热。
在换热面不为喷入的水滴湿润时，也可取得一定得传热强化效果。
在这种情况下，由气体上游喷入的液滴将气流冷却至湿球温度，然后液滴在气流流经换热面时与其发生换热。
当液滴温度低于气流温度时，可获得较好的传热效果。