基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用共3篇
基于场协同原理的强化传热新视角
基于场协同原理的强化传热新视角【摘要】传热是热力学的重要研究领域，传热效率的提高对于工程技术和能源利用具有重要意义。
基于场协同原理的强化传热新视角为传热研究提供了新的思路和方法。
本文从介绍传热研究的重要性和基于场协同原理的强化传热新视角入手，探讨了场协同原理在强化传热中的应用、传热传质过程的场协同效应分析、基于场协同原理的传热机理研究、场协同对传热效率的提升以及场协同原理在燃料电池传热中的应用等内容。
结论部分指出场协同原理能够有效提高传热效率，为强化传热研究提供了新的思路。
场协同原理的应用将为工程领域的传热问题带来新的发展方向和挑战，值得深入研究和探讨。
【关键词】传热研究、基于场协同原理、强化传热、传热机理、传热效率、燃料电池、场协同效应。
1. 引言1.1 介绍传热研究的重要性传热是热动力学研究的一个重要领域，其在工程学、物理学、化学工程等领域中具有广泛的应用。
传热研究的重要性在于其能够帮助我们更好地理解物质的热传递规律，从而优化热工系统的设计和运行。
通过传热研究，我们可以提高能源利用效率，减少能源消耗，保护环境，促进可持续发展。
传热是许多工程问题的关键，比如在空调系统中的热交换、发电厂的燃烧过程、化工反应器的热传递等都需要传热知识的支持。
传热研究不仅仅是学术领域的重要研究内容，更是产业界的迫切需求。
通过不断深入的传热研究，我们可以不断拓展传热领域的应用范围，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
1.2 介绍基于场协同原理的强化传热新视角传热是热科学中的一个重要领域，其研究对于工程实践和科学理论都具有重大意义。
随着科学技术的不断进步，人们对于传热过程的理解也在不断深化。
基于场协同原理的强化传热新视角，为传热研究提供了全新的思路和方法。
场协同原理是指在传热过程中，通过不同场之间的相互作用和协同效应，实现传热效率的提高和传热性能的优化。
这一理论探讨了传热过程中各种场之间的相互关系，如温度场、压力场、流体场等，通过优化这些场的协同效应，实现传热过程的强化和提高效率。
纵向涡发生器强化换热的场协同分析_杨泽亮
收稿日期:2002_01_15*基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(G2*******) 作者简介:杨泽亮(1947-),男,副教授,主要从事燃烧和传热研究.文章编号:1000_565X(2002)06_0033_03纵向涡发生器强化换热的场协同分析*杨泽亮1 宋卓睿1 宋耀祖2(1.华南理工大学电力学院,广东广州510640; 2.清华大学力学系,北京100084)摘 要:通过在流道内安装三角形涡发生器可以产生纵向涡旋.本文以场协同理论为指导讨论了在较低壁温(小于120 )条件下、Re在800~7000范围内,空气介质在强迫对流的情况下,水平加热片上安装三角形涡发生器的强化换热机制.关键词:纵向涡;涡发生器;强化换热;场协同中图分类号:TK124 文献标识码:A换热器中广泛存在着平板式层、湍流边界层矩形通道.国外一些研究对矩形通道安装纵向涡发生器后的流场和温度场进行大量的实验[1],显示了纵向涡发生器后的涡旋结构并测量了当地温度,发现换热系数提高很多.纵向涡在尾迹区带动下游流体旋转冲刷壁面,并驱动流体从四周流向中心,破坏了热边界层的发展,提高了换热系数;并且在一定的压力梯度下,纵向涡可以很稳定并延伸至很远的下游区域.本文用场协同理论的新观点[2]对纵向涡强化换热的实验结果[3,4]进行了分析.1 实验简介1.1 实验台组成实验在一个专门设计的层流、过渡流低速风道内进行[3].实验装置主要包括:压气机、稳流段、渐缩通道、实验风道和扩压段.测量系统包括:毕托管流量计、测温热电偶和红外热像仪.风道尺寸600m m 300m m 40m m(长 宽 高).空气的速度范围为0.4~4m/s.加热温度范围为0~120 ,风道的底面为一块300mm 600 mm、厚度为0.06m m的Ni20Cr80加热片,顶面为张紧的超薄塑料薄膜,左右侧为绝热板.加热片通过调压器来改变加热功率.三角形涡发生器(DW VG)翅长l=40mm,翅高H=20mm.平行布置时,产生单涡;成对布置时产生涡偶.本文实验中,在距离加热片入口X1=60mm处布置了一排3对三角翼涡发生器,如图1所示.它们沿轴线对称分布.成对布置时翅片前端间距s=2mm.图1 涡发生器布置示意图F ig.1 Schemat ic diag ra m o f D WVG co nfigura tio n为减少散热损失,在加热片下面包覆一层矿渣棉绝热层.用精密水银温度计(刻度0.1 )和铜-康铜热电偶分别测量通道进出口空气和加热片下面各点的温度.通过热电偶和红外热像仪对加热片表面温度进行检验,以确定加热片的表面黑度.1.2 实验原理实验中,测定纵向涡强化换热面侧的换热系数的方法是让空气流过电加热片,在热平衡的条件下,测定空气和加热片之间的换热量Q、换热表面平均温度t w和空气的平均温度t f,以及换热面积A,然后按照牛顿冷却公式Q=h(t w-t f)A来求取A区域内的平均换热系数h.使用红外热像仪,可以方便地求得局部和整个加热面的平均温度.由于翅片华南理工大学学报(自然科学版)第30卷第6期Jo urna l o f South China U niversity of Techno log y V o l.30 N o.6 2002年6月(Na tural Science Editio n)June 2002的面积比加热片面积小很多,且为线接触,热阻大,计算中未将翅片作为扩展受热面积.1.3 实验内容及结果分析将三角翼作为涡流发生器,垂直安装在壁面上,在矩形通道内层流和过渡流条件下产生纵向旋涡或涡偶,形成对壁面边界层的干扰和强化换热.根据强化换热的效果,对涡发生器的参数进行优选,找出涡偶的合理布置形式.在研究纵向涡对换热表面的强化换热效果时,可以看出,强化换热的增强趋势是在Re=800~ 1000时上升得不很明显,在Re=1000~4000时则迅速加大,而过了6000后则开始下降.由于实验风道阻力很小,阻力变化更小,所以没有在实验中测量加装涡发生器后的阻力变化.在下一步工作中,将调整实验设备,进行阻力实验.2 场协同分析2.1 纵向涡对平均换热系数的场协同分析本文的实验为水平通道层流流动边界层的换热实验.二维层流边界层的能量方程[1]:c p u T x+v T y= y k T y(1)式中: ,c p和k分别为流体的密度、比热和导热系数;T是温度,K;u和v是速度.对方程(1)在热边界层内积分t0 c p u T x+v T y dy=-k T y w(2)式中, t为热边界层厚度,下标w表示壁面参数.在本文的实验中,温度变化范围不大,物性参数可近似取为常数.将(2)式改写为矢量形式t0 c p(u T)dy=-k T y w(3)式中,u T=|u|| T|cos .u是速度矢量, T是温度梯度, 是u和 T之间的夹角.在 = 90 时,相当于纯导热的情况.由热边界层的厚度 t,板面温度与边界层外流体的温差,可以得到不同x处的导热热流q d:q d=t w-tt k上式中,下标 表示边界层外参数;t为温度, .表面辐射热流为q r,q r=c0 T w1004-T1004上式中,c0是黑体辐射系数, 是黑度.因此,可以得到由于对流存在,即相当于有内热源存在的换热为-k T yw=q l-q r-q d,上式中,q l为电加热板热流,可近似看为恒热流.又有q l-q r-q d=h x(T w-T )上式中,h x是纯对流引起的当地对流换热系数.因此,(3)式变为c p t0(|u|| T|co s )dy=h x(T w-T )引入无因次变量, u=uu, T=T(T w-T )/ t,y=yt,T w>T ,可得到:Nu x=Re x Pr 10(| u|| T|cos )d y 为了方便比较加纵向涡发生器与不加纵向涡发生器的换热效果,假设速度和温度在边界层中分布为u -uu=1-y322,T-TT w-T= 1-y3232,取co s 为边界层中的平均值, 是速度边界层厚度,在此近似 = t.由假设得u=1-1- y322, T=-94y- y52,则Nu x=47Re x Pr co s求出全板长上的Re x的平均值:Re x=uvLx dxL=u L2上式中, 是定性温度下空气的运动粘度.Nu x已由实验得出,所以cos =74Nu xRe x Pr代入没有加涡发生器的Nu x1和加了涡发生器的Nu x2,则可计算出co s 1和co s 2,进而求出 1和 2.当然,求出的是一个平均的夹角.2.2 实验的场协同分析结果不同Re下,有、无涡发生器时换热情况比较如表1所示.Re的特征尺度d为风道的水力直径.为方便计算,取Re为1000时的通道中空气的平均温度为定性温度.34华南理工大学学报(自然科学版)第30卷表1 不同Re 下有、无涡发生器时换热情况比较*T a ble 1 T he co mpar ison o f hea t tr ansfer w he ther DW V G s ar e used or not w ith diff ere nt Re numberRe Re x h s1h r1h d1h 1Nu x 1cos 11无涡发生器h s2h r2h d2h 2Nu x 2cos 22有涡发生器h 2-h 1h 1 2- 11800680012.7 1.580.5210.60111.80.04187.613.7 1.550.5211.63122.70.04587.49.7%0.26%1000850012.5 1.530.5810.39110.20.03388.116.0 1.430.5813.98148.30.04487.534.5%0.73%20001700012.8 1.400.8210.58112.80.01789.017.5 1.300.8215.38164.00.02488.645.4%0.49%30002550013.0 1.36 1.0010.64113.70.01189.418.7 1.25 1.0016.45175.80.01789.054.6%0.39%40003400014.5 1.30 1.1512.04129.00.009589.521.1 1.20 1.1518.74200.70.01589.255.6%0.34%60005100016.6 1.25 1.4113.94149.70.007489.625.5 1.15 1.4122.94246.20.01289.364.5%0.30%80006800022.11.171.6319.30206.80.007689.631.71.111.6328.96310.30.01189.350.0%0.24%*h s 为加热板实测的总换热系数,W (m 2 )-1;h r 为加热板对空气的辐射量折算成的对流换热系数,W (m 2 )-1;h d 为对空气的导热量折算成的对流换热系数,W (m 2 )-1;h 为对流引起的对流换热系数,W (m 2 )-1;Pr =0.698.从表1的数据结果可以看出:(1)加了纵向涡发生器之后,速度与温度梯度的夹角 减小,使得u T 增加,传热效果得到了强化.同时,还可见到,由于 是接近90 的角,所以 的很小变化,也会使得cos 变化很大.(2)不同Re 下的强化换热效果不同,强化百分数随着Re 的增加先增加,后减少.这是因为在Re 较小时,传热以导热为主, 较小(偏离90 较多),即对流换热量较小,在换热过程中所占比例较小,虽然加了纵向涡发生器后,( 1- 2)/ 1较大,对流换热得到显著加强,最终的传热强化效果仍然较差;而Re 增大时, 增大,对流换热所占比例和量都增加,同时,( 1- 2)/ 1减小,纵向涡强化对流换热的作用减小,两者作用的综合使得Re =6000传热得到最大强化;Re 继续增大,流体本身已接近或达到紊流状态, 很大(接近90 ),但是因为角度变化率( 1- 2)/ 1很小,纵向涡的强化换热作用减弱,因而传热强化效果受到影响.3结论纵向涡发生器使主流中增加了二次流,二次流在垂直加热板的分量改变了速度场的方向,减小了速度场和温度场之间的夹角,相当于减小了速度和温度梯度的夹角,从而强化了传热.参考文献:[1] Fie big M.V or tices,g ener ato rs a nd hea t tra nsfer [J].Tr ans I CHem E(A),1998,76(2):108-122.[2] 过增元.对流换热的物理机制及其控制:速度场与热流场的协同[J].科学通报,2001,45(19):2118-2121.[3] 姚 刚,杨泽亮.纵向涡强化传热的实验研究[J].实验力学,2001,16(2):158-162.[4] 杨泽亮,姚 刚.水平矩形通道内纵向涡发生器强化传热的研究[J].华南理工大学学报,2001,29(8):30-33.A n A nalysis of the Vortex Generators Heat Enhancementwith the Field Synergy TheoryYa ng Ze_lia ng 1Song Zhuo _rui 1Song Yao _zu2(1.C olleg e o f Ele ctric Po wer ,So uth China U niv.o f T ech.,G uangzho u 510640;2.D ept.of M echanics,T singhua U niv.,Be ijing 100084,China)Ab stract:Delta wing let vor tex generato rs (DWV Gs)can generate longitudinal vor tex es in a channe l.This paper studies the heat tr ansfer enhancement be tw een a heating surface a nd f low ing a ir,in the co n text o f f orcing flo w,w ithin low w all temperature up to 120 and Re num ber f rom 800to 7000.The field synergy theory is used to a na lyze the pr inciple o f heat transfer enhancement,w hich is caused by sticking DWVGs on the inner plane o f the channel.Ke y words:lo ng itudina l vo rtex;vo rtex gene rator;heat transfer enhancem ent;field sy ne rgy第6期杨泽亮等:纵向涡发生器强化换热的场协同分析35。
纵向涡发生器强化换热的场协同分析
（ ． 南 理 工 大 学 电 力 学 院 ， 东 广 州 ５ ０ ４ ； ． 华 大 学 力 学 系 ，４
摘 要 ：通 过 在 流 道 内安装 三 角形 涡发 生 器可 以产 生纵 向涡 旋 ． 文 以场 协 同理 论 为 指 本
中 图分 类 号 ： ２ ＴＫ １ ４
文 献 标识 码 ： Ａ
换 热器 中广 泛 存 在 着 平 板式 层 、 流 边 界 层 矩 湍
形通 道 ． 国外 一 些 研 究 对 矩 形 通 道安 装 纵 向涡 发 生
长 ｆ ０ｍｍ。 高 Ｈ ＝２ ＝４ 翅 ０ｍｍ． 平行 布 置 时 ， 生 产 单涡 ； 成对 布置 时产 生 涡偶 ． 文 实 验 中 ， 距 离 加 本 在
×高 ） 空 气 的速 度 范 围为 ０ ４ ｓ 加 热 温 度 范 ． ． ～４ ｍ／．
围为 ０ １ ０℃ ， 道 的底 面 为 一 块 ３ ０ ｍｍ ×６ ０ ～ ２ 风 ０ ０ ｍｍ、 厚度 为 ０ ０ ．６ｍｍ 的 Ｎｉ Ｃ ８加 热 片 ， 面 为 张 ２ ０ ０ 顶 紧的超 薄 塑料 薄 膜 ， 右侧 为绝 热 板 ． 热 片通 过 调 左 加
压 器来 改 变加 热 功 率 ． 角形 涡 发 生器 （ 三 ＤＷＶＧ） 翅
收 稿 日期 ： ０ ２０ ．５ ２ ０ —１１
＊基 金 项 目 ：国家 重 点 基 础 研 究 发 展 规 划 项 目 （ ２ ０ ０ ６ ） Ｇ ０ ０ ２ ３ 作 者 简 介 ：杨 泽 亮 （９ ７一）男 ， 教 授 ， 要 从 事 燃 烧 和 １４ ， 副 主
区域 ． 文用 场 协 同 理 论 的新 观 点 ｌ 对 纵 向涡 强 化 本 ２ 换 热的 实验 结果 ｌ４进 行 了分 析 ． ３ ’ Ｊ
场协同理论及其在脉动流传热技术中的应用前景
理论 ， 指 出了现有理论 的局限性 。介绍 了场协 同理论 ， 阐述 了其 在研 究脉动流强化传热 问题 中的优 势。结合 已有研究结果 ， 分析 了 场协 同的观点应用于脉动流强化传热研究 的可行性和应用前景 。研究结果表 明， 场协同理论是 独立 于具 体技术 之外 的基本理论 ， 将 其应用于脉动流强化传热机理研究是必要 的和可行 的， 得 到的结论 具有较好 的普遍性 ， 对于脉动流强化传热技术的工程应用与理论
第３ ０ 卷第４ 期
２ ０ １ ３ 年 ４月
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Ｖｏ ｌ ＿ ３ ０ Ｎｏ ． ４
Ａｐｒ ．２ ０１ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ＆ Ｅｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｒ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉｎ ｒ ｇ
Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ 一 ． ４ ５ ５ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ４ ． ０ １ ２
场协 同理论及其在脉动流传热技术 中的应用前景
杨 志超 ， 杨臧 健 ， 钟 英 杰
（ 浙 江工 业 大学 能源 与 动力工 程 研究 所 ， 浙江 杭州 Ｇ Ｚ ｈ ｉ — ｃ ｈ ａ ｐ ，Ｙ Ａ Ｎ Ｇ Ｚ ａ ｎ ｇ － ｊ ｉ ａ ｎ ， Ｚ ＨＯ Ｎ Ｇ Ｙ ｉ ｎ ｇ － ｊ ｉ ｅ
（ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｚ ｈ ｅ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｙ ，Ｈ ｇ ａ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ３ １ ０ ０ １ ４ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）、
高等传热-场协同
U ⋅ ∇T = U ∇T cos β
其中 β 为热流与速度矢量的夹角。
（9）
从（6）和（8）式可以看到，改变流速、温差、流体物性或者改变 Re 数和 Pr 数就可以
2
控制对流换热的强度，这是为大家所熟悉的。然而，从（ 6）和（8）式中的矢量点积项还可 以看到，速度矢量与温度梯度，或者说速度矢量与热流矢量的夹角 β 对热源的大小，即对 流换热的强度起着重要的作用。当它们的夹角 β 小于 90o 时， β 愈小则对流换热系数愈大， 当 β ＝0 时，可达到其最大值。 从（8）式还可以导出：
图 1 理想对流换热－速度场与温度场完全协同 (a) 流体加热 (b)流体冷却
3
图 2 速度场与温度场完全不协同 2）以上两例均为理想情况，我们再看看其实际换热的例子。 （Ⅰ）流体通过两无限大平行平板间的对流换热。如图 3 所示。上下平板温度分别为Th 和 Tc ，进口流体温度为 T f ， Th > T f > Tc ，流体物性不随温度变化。设进口流体速度剖面已 充分发展，即速度和速度剖面沿流动方向不再发生变化。
ρ c p (u
∂T ∂T ∂ ∂T + v ) = (κ ) ∂x ∂y ∂ y ∂y
（1）
其中， ρ ， c p 和 κ 分别是流体的密度、比热和导热系数；T 是温度；u 和 v 是速度。 有内热源 q & 的导热方程为：
1
−q &=
∂ ∂T (κ ) ∂y ∂y
（2）
如果把对流换热能量方程（ l）中的对流项比拟为内热源，就可把对流问题比拟为有内 热源的导热问题来处理，所不同的是此热源是流场的函数而已。由于我们最关心的是壁面处 的热流，所以对方程两边积分，有：
纵向涡强化换热的M-Z干涉流动显示技术
纵向涡强化换热的M-Z干涉流动显示技术
刘永;宋耀祖
【期刊名称】《工程热物理学报》
【年(卷),期】2008()1
【摘要】本文采用M-Z干涉测量的方法,研究了半三角形翼片纵向涡发生器强化换热方案对矩形通道内气体流动换热的影响,获得了安装纵向涡发生器前后对流换热温度场的M-Z干涉图像。
通过对实验获得的干涉图像进行分析处理,表明安装纵向涡发生器后,通道内入口段流动的热边界层明显变薄,反映了纵向涡对流动换热的强化作用,验证了将M-Z干涉测量方法应用于纵向涡强化换热研究的可行性。
【总页数】3页(P145-147)
【关键词】纵向涡;强化换热;M-Z干涉;热边界层
【作者】刘永;宋耀祖
【作者单位】清华大学航天航空学院
【正文语种】中文
【中图分类】TK124
【相关文献】
1.三角形小翼纵向涡发生器的流动换热 [J], 曾卓雄;刘晓婧;王漳军
2.纵向涡发生器对圆形翅片管换热强化的影响 [J], 于恩播;孙铁;张素香
3.纵向涡强化换热的优化设计及机理分析 [J], 楚攀;何雅玲;田丽亭;雷勇刚
4.纵向涡强化圆管内换热的数值模拟及性能分析 [J], 李凡;陆高锋;马光柏;翟晓强;
杨顺法
5.新型矩形翼纵向涡发生器流动与换热实验研究 [J], 闵春华;齐承英;谢尚群;孔祥飞
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场协同理论应用于强化换热技术的研究进展
０ 引 言
场协 同原理 是 由我 国学者过增 元 院士提 出的一 种 强化传 热 的理 谢 ” 。这种理 论 重新 审视 对流 换热 的物 理机 制 ，认 为对 流换 热 的强度 与速度 场 和温度 场 的协 同程度 相关 。因而 通过 提高 速度场 和温 度场 的协 同程 度 可 以达 到 强化传 热 的效果 。 对 流 强化 换热 的 方式 多种 多样 ，按照 Ｂ ｅ ｒ ｇ ｌ ｅ ｓ 的 分 类 方 法 ， 可 以概 括 为 无 源 技 术 （ Ｐａ ｓ ｓ ｉ ｖ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）和 有源 技 术 （ Ａｃ ｔ ｉ ｖ ｅ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ）两 种 ，前者 除 了输 送传 热介 质 的功率 外不 再需 要 附加 动 力 ，而 后者却 必须 依赖 外加 的机 械力 或 电磁力 的 帮 助 。无 源 强 化 技 术包 括 以下 ９种 【 ｚ Ｉ（ １ ）处 理 表 面 ；（ ２）粗 糙 表 面 ； （ ３） 发 展 表 面 ； （ ４） 扰 流 元 件 ：（ ５ ）涡 流 发 生 器 ：（ ６ ）螺 旋 管 ；（ ７ ） 添 加物 ；（ ８）射 流 冲 击 ； （ ９）异 型 管 【 ３ 】 （ 波 纹 管 、波 节管 、缩放 管等 ） 。有 源 强化技 术包 括 以下 ５ 种【 Ｉ ：（ １） 机 械 搅 动 ； （ ２） 表 面 振 动 ； （ ３） 流 体 振 动 ；（ ４） 电磁 场 ； （ ５）喷 射 和 吸 收 。 此 外还 有两种 或者 两种 以上 的强化换 热措施 同 时应 用 的，被称 为复合 强化 技术 。 传 热 强 化 场 协 同 的 应 用 可 分 为两 个 方 面 ，其 是对现 有对流 换热现象 和传 热强 化技术 从新 的角 度 去分析 和讨 论 ，从 而对 它们有 更深 入和 更本 质 的
用场协同原理强化换热器传热性能的分析与计算
用场协同原理强化换热器传热性能的分析与计算作者：张宁来源：《山东工业技术》2016年第14期摘要：以翅片管式换热器的换热性能的提高作为研究重点，通过场协同原理（即在同速度和温度边界条件下，对流换热的性能取决于流体速度场与热流场协同的程度）的运用，以椭圆管来替代圆管来作为将换热器的基管可实现换热器换热性能的提高。
经数据测算得，其换热系数有所提升，且阻力系数也发生部分降低。
这为强化换热器的热力性能提供了一种较实用的方法。
关键词：翅片管式换热器；场协同原理；传热系数；热力计算；对流换热DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.054传热强化技术的采用所带来的各种换热设备的功率及效率提高，及重量和体积的减少，故其在科技界和工业界一直获得高度认可。
上世纪出现的世界性能源危机，推动了人们对传热强化技术的探讨和研究。
世界各国对其的科学研究的重视，在近二十多年的时间里，形成的与传热强化相关的研究文献不胜枚举[1-3]。
在国民生产的各部门中换热器扮演着极其重要的角色，特别在制冷空调应用领域更是翘楚。
从传热的基本公式Q=KF△t可看出，换热量Q的增大可借助与之成正比的传热系数K的提高，传热面积F的扩大及传热温差△t的提高这三个方式来完成[4]。
可采取具有针对性的相关技术措施，来提升上述3条基本途径的传热效率的方法主要有5-6]：1）流体的流动情况产生改变；2）流体物性发生改变；3）换热表面情况产生改变。
借助粗糙度在传热壁面上的增加，及形状、大小、表面结构于换热面发生相变并在表面增加涂层可促进第3种方法的完成。
本文中，作者基于场协同原理并综合运用第3种方法进行了换热器换热性能的强化性针对翅片式管式的专门研究。
1 物理机制及场协同原理在对流强化上的体现1.1 对流强化所体现的物理机制热传导、热对流和热辐射可以归结为热量传递常运用的3种模式。
而翅片管式换热器在运行中，对流换热占主导的同时三种换热形式共同运转作用。
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基于场协同理论的纵向涡强化换热技
术及其应用共3篇
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用1
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用
换热过程在工业、交通、家庭等领域具有广泛的应用。
涡强化换热技术在换热领域中引起了广泛的关注，其原理是利用涡控制技术有效地增强流动中的混合传质过程，提高换热效率。
涡强化换热技术是一种新型的高效换热技术。
本文将介绍基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用。
一、基于场协同理论的纵向涡强化换热技术
涡强化换热技术是利用纵向涡的控制能力和传热的协同作用，实现热传递和流动混合效率的增强。
涡强化换热技术主要有墙面涡强化、方腔式涡强化、以及点源涡强化等形式。
1、墙面涡强化
墙面涡强化是一种基于壁面涡动控制的换热技术。
通过在热交换器管壁周围形成周期性的锯齿形纹理来产生壁面涡，使原本分离的边界层流动产生交错运动，从而实现混合传热，提高传热效率。
2、方腔式涡强化
方腔式涡强化是一种运用方腔的结构特征来实现涡强化换热的技术。
当方腔中的流体从一侧进入，通过涡聚和混合效应，将流体输送至另一侧，并带着热量导入另一侧的流体中，实现高效换热。
3、点源涡强化
点源涡强化是一种运用点源涡的结构特征来实现涡强化换热的技术。
点源涡是指由流体在非恒定流场中产生的局部涡旋，点源涡强化换热技术通过控制流场中的点源涡，将热量集中转移，实现高效换热。
二、基于场协同理论的纵向涡强化换热技术的应用
涡强化换热技术的应用包括两个方面：一是在传统换热设备中的改造和优化；二是在新型的换热装置中的应用。
1、传统换热设备的涡强化改装
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术可以通过对换热器表面进行纹理设计或增设定向壁体等形式，实现传统换热设备的涡强化改装，提高传热效率。
2、新型换热装置的开发应用
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术还可以应用于新型的换
热装置中，如涡管换热器。
涡管换热器结构简单，热量传递效率高，且具有耐腐蚀、易清洗等优点，因此被广泛地应用于化工、建材、食品等领域。
三、结论与展望
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术是一种新型的高效换热技术。
随着热工行业的不断发展，涡强化换热技术将越来越受到重视和应用。
未来，我们可以将其应用于更广泛的领域中，发挥出更大的优势，为人类创造更多的价值
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术是目前热工领域中一种非常有效的换热技术。
在实际应用中，这种技术可以通过改造传统换热设备或应用于新型换热装置中，提高热能的传递效率。
未来，涡强化换热技术将继续受到关注和应用，并将在更广泛的领域中发挥它的优势和价值，推动热工行业的进一步发展和创新
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基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用
换热是许多工业过程中十分关键的环节，涉及到能源利用效率和生产效率等多方面因素。
近年来，场协同理论被广泛应用于传热和流体力学等领域，在研究中提供了一种新的思路和方法。
本文将探讨基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用，介绍其原理、特点以及未来的发展方向。
一、纵向涡的产生与作用
涡是流体运动中典型的物理现象，它代表着一定区域内流体运动的旋转性质。
涡强化是一种基于涡的流体控制技术，通过增加或改变涡结构实现流体的加速或减速、混合或分离等目的，达到优化能量传输、增强传质效果的效果。
涡产生的方式有很多种，其中纵向涡是一种常见的形式。
纵向涡是指流体在管道内径方向上发生的涡流运动，在流动方向上形成周期性的涡旋结构，具有较强的剪切作用和混合效果。
二、基于场协同理论的涡强化换热技术原理
基于场协同理论的涡强化换热技术是一种新型的传热技术，其主要原理是利用涡的作用，通过改变流场结构，实现热量传递等效应的增强。
具体来说，纵向涡产生后，会产生强烈的湍流运动，将流体混合均匀，使得流体温度分布变得更加均匀。
同时，涡强化技术还可以利用涡的剪切作用将流体边界层撕开，使得管壁与流体之间的热传递更加充分，从而提高换热效率。
研究表明，与传统的强制对流换热技术相比，基于场协同理论的涡强化换热技术具有更高的换热效率和更广阔的适用范围。
三、涡强化换热技术的应用
涡强化换热技术具有广泛的应用前景，可以应用于化工、能源、环保等众多领域。
例如，在石油化工生产过程中，涡强化技术可以被应用于催化裂化反应器中，提高反应的传热效率，从而提高产物质量和产量；在核电站中，涡强化技术可以被应用于蒸汽发生器中，提高热交换效率，降低运行成本。
此外，涡强
化技术还可以在风电叶片、涡轮机叶片、汽车发动机散热等方面得到广泛应用。
四、未来的发展趋势
随着科技的不断发展，基于场协同理论的涡强化换热技术将会得到进一步的发展。
未来，涡强化技术将更加注重对流体流动的准确控制，减小对流体本身的影响。
此外，涡强化技术还将与其它控制技术相结合，如气动控制、电磁控制等，实现对流体的更精确控制，从而在热能转化等方面发挥更加重要的作用。
总之，基于场协同理论的涡强化换热技术是一种新型的传热技术，拥有许多优于传统传热技术的特点。
其应用范围广泛，未来发展前景也非常广阔，将为工业生产和能源利用等方面带来巨大的帮助
涡强化换热技术是一种高效、节能的传热技术，应用广泛，未来发展前景广阔。
随着科技的不断发展和对流体流动控制技术的进一步完善，涡强化技术将得到更加精准的控制和更高的效率提升。
涡强化技术的应用将为工业生产和能源利用等方面带来更大的便利和效益，为可持续发展做出更大的贡献
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用3
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术及其应用
随着经济的发展和人民生活水平的不断提高，能源的需求量也日益增长。
而热力发电作为一种常见的发电方式，在能源方面具有极为重要的地位。
在热力发电过程中，锅炉是一个至关重
要的部件，其主要作用是将水加热并转化为蒸汽，提供热能给发电机组，以驱动发电机产生电力。
而基于场协同理论的纵向涡强化换热技术正是为了提高锅炉的换热效率而研制出来的。
纵向涡强化换热技术指的是在管内加入纵向涡，从而增加液体/气体流体在管道内的混合程度和交换热量的强度。
它的实现
需要对纵向涡流动机理进行研究和优化。
而基于场协同理论的纵向涡强化换热技术是基于场协同理论和流体物理学原理的理论基础上发展而来的。
其主要思想是强制激励流体中的场变量，进而加速流场中的物质传输，提高传质、传热效率，并最终实现能量转化的效果。
纵向涡强化换热技术的应用范围很广，可以广泛应用于热力发电等领域。
在锅炉中使用纵向涡强化换热技术可以大大提高锅炉的换热效率，降低能源消耗，同时也能减少废气排放量，达到环保效果。
此外，在过去的研究中，纵向涡强化换热技术还应用在了食品工业、生物医学工程和化工等领域。
尽管基于场协同理论的纵向涡强化换热技术在以上领域中已经被广泛应用，但在实际应用中还有一些限制。
例如，纵向涡强化换热技术在复杂流体中的应用仍存在一些困难，需要通过一定的模拟研究和实验验证，以提高技术的应用水平和性能。
同时，在工艺设计和实现中，需要充分考虑流体物理学、流体力学等方面的知识，尤其是纵向涡流动的控制和应用。
综上所述，基于场协同理论的纵向涡强化换热技术是提高锅炉换热效率的一种新方法。
虽然该技术在实际应用中有一定的限
制和挑战，但随着技术的不断发展和完善，相信其在环保和能源方面将会起到越来越重要的作用
基于场协同理论的纵向涡强化换热技术是一种有潜力的能源转化和环保技术。
该技术已经被广泛应用于锅炉、食品工业、生物医学工程和化工等领域。
虽然该技术还存在一些挑战和限制，但随着技术的发展和完善，相信该技术在未来将会发挥越来越重要的作用。
在实际应用中，需要进一步充分考虑流体物理学和流体力学等方面的知识，以提高技术的应用水平和性能。