强化传热资料
(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。
第六节 强化传热的途径
第六节强化传热的途径强化传热指的是用较小的设备传递较多的热量，也就是说要使热交换器单位传热面积的传热速率Q越大越好。
随着科学发展，对换热设备的要求也愈来愈高，要求它能适应很高的热通量，或者能适应很低传热温差。
因此提高设备的换热能力，研制新型的高效率的热交换器，是工业生产的一个重要课题。
由总传热方程Q=KA△t m可知，增大传热总系数K、传热面积A或传热平均温度差△t m,都能使传热速率Q增加。
因此，强化传热的措施要从这三方面来考虑。
一、增大传热面积A传热速率与传热面积成正比，传热面积增加可以使传热强化。
需要注意的是，只有热交换器单位体积内传热面积增大，传热才能强化。
这只有改进传热面结构才能做到。
例如，采用小直径管，或采用翅片管、螺纹管等代替光滑管，可以提高单位体积热交换器的传热面积。
我国浮头式热交换器系列由φ25管改为φ19管后，在壳径D=500～900mm时，传热面积可增加42%，单位传热面积的金属消耗量可降低21～31%。
一些新型的热交换器，象板式、翅片式在增大传热面积方面取得了较好的效果。
列管式热交换器每立方米体积内的传热面积为40～160m2,而板式热交换器每立方米体积内能布置的传热面积为250～1500m2,板翅式更高，一般能达到2500m2,高的可达4350m2以上。
二、增大传热温度差△t m增大传热温度差是强化传热的方法之一。
传热温度差主要是由物料和载热体的温度决定的，物料的温度由生产工艺决定，不能随意变动，载热体的温度则与选择的载热体有关。
载热体的种类很多，温度范围各不相同，但在选择时要考虑技术上可行和经济上合理。
例如，水蒸汽是工业上常用的加热剂，如前所述，水蒸汽有许多优点，但水蒸汽作为加热剂使用其温度通常不超过180℃。
蒸汽温度到200℃时，温度每上升2.5℃就要提高一个大气压，到250℃时，温度每上升1.3℃时就会提高一个大气压。
使用高压蒸汽会使设备庞大，技术要求高，经济效益低，安全性下降。
化工设备 强化传热
传热的技术。主要包括：涂层表面、粗糙表面、扩展表面、扰动元件、
涡流发生器、射流冲击、螺旋管以及添加物等手段。
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二、扩面强化管技术
1）扩展表面强化管技术：扩大传热管内外有效的传热面积。 2）基本特点：将传热管的内外表面轧制成不同的表面形状 , 使管内外 流体同时产生端流以提高传热效率。 （一）螺旋槽纹管
2）扩大冷、热流体进出口温度的差别以增大平均传热温差。此法受生 产工艺限制，不能随意变动，只能在有限范围内采用。
传热强化渠道之二:增大换热面积
1）采用小直径换热管；——在同样金属重量下总表面积增大； 2）改进传热面结构，设法提高单位容积内设备的传热面积，即：扩展 表面换热面，既增加换热面积，又提高传热系数。
增加平均传热温差 传热强化渠道
扩大换热面积 提高传热系数
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传热强化渠道之一:增大平均传热温差
平均传热温差 t m 是传热过程的推动力，由冷、热流体最大无相变温差 决定，但一般生产工艺中已经确定。 1）当冷流体和热流体进出口温度一定时，利用不同的换热面布置来改 变平均传热温差；——逆流；多股流动换热。
（三）异形截面管 （二）缩放管
a b
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元件是管式换热器强化 管程单相流体传热的有效措施之一，尤其是强化气体、低雷诺 数或高黏度流体传热更为有效。
四、折流栅代替折流板技术
以折流栅代替折流板的管壳式换热器又称折流杆换热器。
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作用—管束支撑结构 特点—减轻折流板对换热管的剪切破坏和流体诱导 振动；避免折流板导致的传热死区，减小流 体阻力，提高传热效率。
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传热强化渠道之三:提高传热系数
提高传热系数的方法
当前研究传热强化的重点
主动强化（有源强化）
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。
强化传热应用场合资料
管式换热器应用最为广泛。
一、列管式换热器1．列管式换热器的构造主要组成部分：壳体、管束、管板(又称花板)和顶盖(又称封头)。
为了提高管程流体的流速，常在管程安装分程隔板，使流体作多程流动。
为了提高壳程流体的流速j常在壳程安装折流挡析，使流体多次错流流过管束。
2．列管式换热器的基本形式根据热补偿方法不同，有以下几种主要形式。
(1)固定管板式换热器①结构特点：两块管板分别焊在壳体两端，管柬两端固定在管板上。
②优点：结构简单、紧凑、造价低、管内便于清洗。
④铷占．高程不佰千涪湍．当毒伙茸梳执管的溏薯掂女时．产生漏墓府由目．右耐怀作用。
④适用场合：壳方流体清洁不易结垢，两流体温差小于60～70℃，壳程压强小于588kPa的场合。
(2)U形管式换热器①结构特点：只有一个管板，管子成U形，管子两端固定在同一管板上，管子可以自由伸缩，管束可以从壳体中抽出。
②优点t结构简单，质量轻，不会产生温差应力，管间清洗方便。
③缺点：管内清洗困难，可排管子数少，管板利用率低。
④适用场合：管内流体清洁不易结垢和高温高压的场合。
‘(3)浮头式换热器①结构特点：两端管板中有一端不与壳体固定连接，可在壳体内沿轴向自由伸缩，管束可以从壳体中抽出。
②优点：不会产生温差应力，便于管内和管外的清洗和检修。
③缺点：结构复杂，金属耗量多，造价高。
④适用场合：壳体与管束温差较大或壳程流体容易结垢的场合。
二、其他间壁式换热器4管式换热器1)套管式换热器:常用于传热量或流体流量不大的情况。
因为可用膨胀接头结构,故适用于温度之差大的流体和高压流体,因为可将接头拆下来进行清洗,所以可处理易结垢流体。
而对低压气体则不适宜,但可用做盐水冷却器、氨等气体的冷却器。
因其结构简单,管的材质可以用非金属材料。
2)逆流多管式换热器:当程数增加,则产生并流流动,传热的有效温度差将减小,温度差的修正系数亦减小。
流量大时可将有效管长加长(有时可将几个换热器串联使用)从而可增加传热面积。
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。
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一、基本概念及简答
导热
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子、电子等微观粒子的热运动而产生的热量传递（或热传导）
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
对流换热
指流体流经固体时，流体与固体表面之间的热量传递。
（既有热对流又有导热，所以不属于基本传热方式）
对流换热特点
1必须有流体的宏观运动，必须有温差
2既有热对流，又有导热
3流体与壁面之间必须直接接触
4没有能量形式之间的转化
辐射传热
物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
其中因热原因产生辐射能的现象称为热辐射。
以热辐射方式进行的物体间的热量传递称为辐射换热。
傅里叶导热定律
在导热现象中，单位时间内通过给定截面所传递的热量，正比于垂直于给定截面方向上的温度变化率，而传递热量的方向与温度升高方向相反。
公式
牛顿冷却定律
四次方辐射换热律
导热系数
数值上等于单位温度梯度作用下单位时间内单位面积的热量。
对流换热系数
当流体与壁面之间温差仅相差一度时，每单位壁面面积上，单位时间内所传递的热量对流换热系数影响因素
1流体流动起因
2流体有无相变
3流体流动状态
4换热表面几何因素
5流体的物理性质
总传热系数
其中k为总传热系数
传热推动力
热阻
热转移过程中的阻力
接触热阻
两个固体之间发生导热时，由于两固体表面接触面积不大以及两者之间气体层导热系数
很低，因此两固体表面之间将产生接触热阻。
污垢热阻
污垢增加了热阻，使传热系数变小，这种热阻成为污垢热阻
肋片及其作用
依附于基础表面上的扩展表面作用是增大对流换热面积以强化换热
常见结构直肋环肋针肋
热边界层
传热过程
热量由壁面一侧流体通过壁面传到另一侧流体中去的过程
平均温度差
换热器
用来使热量从热流体传递到冷流体，并满足规定的工艺要求的装置
凝结换热
蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给固体壁面，并在壁面形成凝结液的过程。
珠状凝结
凝结液不能很好的润湿壁面，凝结液体在壁面形成一个个小液珠的凝结形式
特点：凝结放出的相变热不需穿过液膜即可传递到固体表面上
膜状凝结
凝结液体能很好地润湿壁面，并在壁面均匀地铺展成膜的凝结形式。
特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热需穿过液膜才能传递到固体表面上液膜（凝结液）是主要热阻
大容器沸腾及管内沸腾
大：加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中的沸腾。
特点是气泡能够自由浮升，穿过液体自由面进入容器空间。
管：流体运动需外加压差能维持。
过冷沸腾
指液体主体温度低于该压力下饱和温度，而壁面温度高于该饱和温度所发生的沸腾换热饱和沸腾
指液体主体温度达到相应压力下饱和温度，壁面温度高于饱和温度所发生的的沸腾换热黑体
吸收比为1的物体
吸收率
反射率
透过率
辐射力
单色辐射能力
场协同
强化换热目
1减小初设计的换热面积，以减小换热器的体积和重量。
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减小换热阻力，以减小换热器动力损耗。
强化换热途径
1增大温差
2增大换热面积
3增大换热系数
强化导热的方法
1使用导热系数较高的材料作为导热介质如纯银纯铜纯铝
2减小接触热阻
3采用高分子材料
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，以增大接触面积2在接触表面之间填充导热系数较高的气体（如氦气）
3在接触表面采用电化学的方法添加软金属图层或加软金属垫片
4导热胶粘剂的应用
对流换热影响因素
单相流体对流换热强化方法
1表面粗糙法
2流体旋转法
3机械搅拌法
4机械振动法
5添加剂法
6采用抽压法
7复合强化法
单相管内强制对流换热强化
1设计使用短管作换热表面
2设计使用弯管作换热表面
3设计使用小管径管作换热表面（扁管优于圆管）
4流体旋转法
强化凝结换热原则方法
原则为尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜厚度
1应用冷却表面特殊处理法
2应用冷却壁面粗糙法
3应用扩展表面法
强化沸腾传热基本原则方法
原则增多换热表面的汽化核心
1强化表面法
2加入添加剂法
3外加矢量场法
强化辐射换热方法
1表面粗糙化及形成氧化膜
2通道流体内加入固体微粒
3使用光谱选择性吸收表面
4通道内敷设辐射板
5散热表面加装辐射翅片
6炉膛中设置多孔体
场协同理论分析问题
二、计算题
1、简单导热、对流换热计算
2、比较换热系数和总传热系数大小
3、评价指标pec公式进行强化换热的综合评判。