换热器强化传热技术的研究进展_李安军
相变储热系统热性能强化技术研究进展
相变储热系统热性能强化技术研究进展
宋丽萍
【期刊名称】《浙江化工》
【年(卷),期】2024(55)4
【摘要】相变储热技术利用材料在相变过程存储大量潜热量,可有效解决可再生能源利用的不稳定性和波动性问题。
相变储热技术虽然具有高蓄热量,但是存在相变材料导热系数小的问题,导致系统换热效率较低,在实际应用中被限制。
本文概述当前相变储热系统性能强化技术,并从提高材料导热性、优化装置结构、调整系统布局三个层面对国内外研究现状进行全面回顾,总结不同换热强化技术对储热系统蓄热/放热过程热性能的影响,探讨相变储热系统性能强化技术的发展前景,为相变储热技术在电力系统、能源、化工、建筑等领域的应用提供参考。
【总页数】6页(P9-13)
【作者】宋丽萍
【作者单位】新疆工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TG1
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强化传热技术
强化传热技术研究进展1概述由于生产和科学技术发展的需要，强化传热技术从上世纪80年代以来获得了广泛的重视和发展。
首先，随着现代工业的迅速发展，以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧。
世界各国在寻找新能源的同时，也更加注重了节能新途径的研发。
设计和制造各类高性能换热设备是经济地开发和利用能源的最重要手段，这对于动力、冶金、石油、化工、制冷及食品等工业部门有着极为重要的意义。
其次，随着航空、航天及核聚变等高顶尖技术的发展，各种设备的运行时的温度也不断升高为了保证各设备有足够长的工作寿命及在高温下安全运行，必须可靠经济的解决高温设备的冷却问题。
最后，随着计算机的迅速发展，密集布置的大功率电子元件在电子设备中的释能密度日益增加。
电子元件的有效冷却，是电子设备性能和工作寿命的必要保证。
正是基于以上原因促使人们对强化换热进行了极为广泛的研究和探讨，力图从理论上解释各种强化传热技术的机理，从大量的实验资料中总结其规律性，以便在工业上加以推广应用，并发现新的更为经济实用的强化传热技术，因此近40年来在世界各国强化传热技术如雨后春笋般不断涌现出来。
20世纪80年代以来，我国经济发展迅速而能源生产的发展相对要滞后得多。
面对改革开放带来的经济高速发展态势，能源供应难以满足迅速增长的需求，节能成为关系到能否可持续发展的重大问题，近年来我国也在节能领域取得了显著的成绩。
1980年到2000年中国经济年平均增长9.7% 而能源消耗的年增长仅为4.6% 节能降耗年平均达5%。
“九五”期间我国每万元国内生产总值GDP能耗1990年价由1995年的3.97吨标准煤下降到2000年的2.77 吨标准煤累计节约和少用能源达4.1亿吨标准煤；主要耗能产品单位能耗均有不同程度下降。
按“九五”期间直接节能量计算节约的能源价值约660亿元；节约和少用能源相当于减排二氧化硫820万吨二氧化碳计1.8亿吨。
当前中国在能源利用效率、能耗等方面与世界先进国家相比还存在较大差距，能源节约还有很大的潜力。
管壳式换热器强化传热研究进展
2018年第37卷第4期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS·1276·化 工 进展管壳式换热器强化传热研究进展林文珠，曹嘉豪，方晓明，张正国（华南理工大学化学与化工学院传热强化与过程节能教育部重点实验室，广东 广州 510640）摘要：管壳式换热器作为工程中应用广泛的换热器，具有结构坚固、适应性强、能够利用和回收热能等优点。
在追求高能源利用效率的背景下，换热器的强化传热得到广泛关注。
本文重点阐述了管壳式换热器的强化传热相关研究进展，包括换热器本身几何结构的优化、换热流体的热物性改善以及多种强化传热技术结合的复合强化传热方法。
其中几何结构优化主要包括改变换热管管型、增加管内插入物以及壳程中的隔板优化研究等。
换热流体热物性改善包括纳米流体提高热导率、潜热型热流体提高比热容等。
复合强化传热是将多种强化方法结合，可弥补单一方法的不足，以获得更高强化传热效果。
最后指出管壳式换热器强化传热未来的研究方向在于持续开发强化传热管、制备稳定的纳米流体及潜热型流体以及多种强化方式复合提高强化效果。
关键词：管壳式换热器；传热强化；螺旋隔板；纳米流体；潜热型热流体中图分类号：TK172 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2018）04–1276–11 DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2017-2483Research progress of heat transfer enhancement of shell-and-tube heatexchangerLIN Wenzhu ，CAO Jiahao ，F ANG Xiaoming ，ZHANG Zhengguo（Key Lab of Enhanced Heat Transfer and Energy Conservation ，Ministry of Education ，School of Chemistry and Chemical Engineering ，South China University of Technology ，Guangzhou 510640，Guangdong ，China ）Abstract ：As the most widely used heat exchangers in engineering ，shell-and-tube heat exchangers have the advantages of strong structure ，high adaptability ，ability to utilize and recover heat energy and so on. Under the background of pursuing high-energy efficiency ，the heat transfer enhancement of heat exchangers has attracted wide attention. This article mainly focuses on the research progress of heat transfer enhancement of shell and tube heat exchanger ，including the optimization of geometry of the heat exchanger ，the improvement of thermal properties of the flowing fluid and the combination of multiple heat transfer enhancement techniques. Among them ，the geometry optimization mainly includes changing the surface of the heat transfer tubes ，adding inserts into tubes ，and optimizing the baffles in the shell side. The optimization of the physical properties of flowing fluid mainly focus on the improvement of thermal conductivity of nanofluids ，and improvement of heat capacity of latent heat fluid and so on. Integrated enhanced heat transfer technique combined different enhancement methods to fill the gap and achieve higher heat transfer rate. Finally ，it is pointed out that the research direction of the heat transfer enhancement of shell and tube heat exchanger in the future lies in developing enhanced tubes and steady nanofluids and latent heat fluid ，and the combination of a variety of ways to strengthen the heat transfer effect.Key words ：shell-and-tube heat exchanger ；heat transfer enhancement ；helical baffles ；nanofluids ；latent heat fluid第一作者：林文珠（1993—），女，博士研究生，研究方向为传热强化。
管壳式换热器管程强化传热研究进展
管壳式换热器管程强化传热研究进展[摘要]管程的强化传热是管壳式换热器强化传热的一个重要方面。
简述了管壳式换热器管程强化的研究进展,着重介绍了几种强化传热管的研究情况。
最后指出了国内外近期开发研究的发展方向。
[关键词]管壳式换热器;强化传热;管程管壳式换热器是工业中应用最广泛、运用可靠性良好的一种换热设备。
世界各国在二十世纪六、七十年代开始了强化技术的研究。
强化传热主要有两种途径:(1)增大传热面积,但换热器的传热面积不可能无限制地增大,否则投资费用会大大增加,并且随着工业化的进展,设备要紧凑化;(2)提高传热系数,主要从管程和壳程传热强化系数的提高方面上考虑。
许多科研工作者已经在这一方面上进行了大量的研究,并且取得了很大的成效。
本文主要讨论了管壳式换热器管程的强化传热———改变管子外形或在管内加入插入物,介绍了螺旋槽管、横纹管、螺旋扁管、管内插入物、翅片管、缩放管和三维内肋管等多种强化传热管的研究进展。
1螺旋槽管螺旋槽管是一种管壁上具有外凸和内凸的异形管,管壁上的螺旋槽能在有相变和无相变的传热中明显提高管内外的传热系数,起到双边强化的作用。
根据在光管表面加工螺旋槽的类型螺旋槽管有单头和多头之分,其主要结构参数有槽深e、槽距p和槽旋角β。
美国、英国、日本从1970年至1980年间对螺旋槽管进行了大量的研究[1]。
华南理工大学、北京理工大学和重庆大学也对螺旋槽管进行试验研究,而且都取得显著的成效。
此外,研究还表明单头螺旋槽管比多头螺旋槽管的性能好。
目前,无论是从传热、流阻、结垢性能,还是从无相变对流换热和有相变凝结换热,对螺旋槽管的强化传热研究从理论到实际已达到较高水平。
进一步结合计算机软硬件的发展,对螺旋槽管在不同场合传热的模拟和仿真,找出具有较大通用性的关联式以及优化螺旋槽管的结构尺寸将是今后研究的方向。
2横纹管1974年前苏联首先提出横纹管,它是一种用普通圆管作毛胚,在管外壁经简单滚轧出与轴线垂直的凹槽,同时在管内形成一圈突起的环肋。
换热器强化传热方法及研究进展
换热器强化传热方法及研究进展摘要：管壳式换热器的应用领域非常广泛，对其进行强化传热方面的研究具有显著的经济效益和社会效益，不仅符合国家对企业节能减排的要求，而且能够降低企业的生产成本。
无论换热器的管程还是壳程强化传热技术，都会朝着结构简单、传热效率高的方向发展。
关键词：换热器；强化；传热《“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0.869吨标准煤；“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤。
主要实施的措施是调整优化产业结构，加快淘汰落后产能，推动传统产业改造升级，加快节能减排技术开发和推广应用，重点推广高效换热器等节能减排技术。
我国石化行业的换热设备以管壳式换热器为主，而且传统弓形折流板换热器占到总量的70%～80%。
弓形折流板换热器固然有其优点，并在产业节能方面做出了巨大贡献，但在新的节能减排形势下，其缺点（压降大、存在大量流动死区、振动大、传热效率低等）严重限制了自身的生存和发展空间，同时也推进了强化传热理论和换热器的发展。
一、强化传热理论的工程应用根据强化传热理论，在管的两侧范围内，需要增大传热系数较小的一侧才能有效改进总传热系数。
由于无法确定所有工况下，需要增大管内或管外的传热系数以得到最高的总传热系数，因此，强化传热理论在工程中的应用不是单一的模式，而是呈现出3种趋势，即对管内、管外、管束整体的强化传热。
无论是那种类型的强化传热结构，都已经细化出许多更新类型，且其适用的工作环境和强化效果各异。
管程强化传热高效强化传热管的研究一直是传热领域最活跃和最有生命力的重要研究课题。
管程强化传热技术可归结为两个方面，其一是改变换热管形状以加大管程流体湍流程度或传热面积，如螺纹管、伸缩管、波纹管、翅片管等，其中研究较多、较典型的是螺纹管和翅片管；另一种是管内插物，用来增强管程湍流程度，常见的有管内插纽带、绕丝花环等，其中，内插纽带由于制造简单，传热效果优良，得到了国内外研究人员的广泛认定。
()螺旋扁管强化传热技术研究进展
3上海市重点学科建设项目资助(B503)收稿日期:2010-01-11杨 胜(1983- ),博士生;200237上海市徐汇区。
螺旋扁管强化传热技术研究进展3杨 胜1 张 颂2 张 莉1 徐 宏1(11华东理工大学机械与动力工程学院化学工程联合国家重点实验室,21北京迪威尔石油天然气技术开发有限公司)摘 要 介绍了新型强化传热元件螺旋扁管及其换热设备的结构特点与强化传热机理。
对无相变及相变工况下螺旋扁管传热特性的理论、实验及数值模拟研究进行了综述与讨论,介绍了螺旋扁管换热设备的应用状况。
在此基础上,指出螺旋扁管传热技术尚待开展的工作包括丰富传热介质种类、管内外流场可视化及加强相变传热特性研究。
关键词 螺旋扁管 异型管 强化传热 节能Rev i ew on enhanced hea t tran sfer technology of sp i ra l fl a t tubeYang Sheng 1 Zhang Song 2 Zhang L i 1 Xu Hong1(11East China University of Science and Technol ogy,21Beijing DW ELL Petr oleum and Gas Technol ogy Devel opment Company L td .)Abstract The structural features and enhancing heat transfer mechanis m of the tube were p resented .The theoretical,experi m ental and nu merical si m ulati on researches on the heat transfer characteristics of the tube under phase -change and no phase -change conditi ons were reviewed and discussed .The ap 2p licati on status of s p iral flat tube heat -exchange equi pments was p resented .The future works includ 2ed widening the heat transfer mediu m types,fl ow visualizati on inside and outside the tube and intensive research on the phase -change heat transfer characteristics .Keywords s p iral flat tube s pecial tube enhanced heat transfer energy conservati on 自20世纪70年代初石油危机爆发以来,以能源为中心的环境、生态和社会经济问题日益加剧。
换热管强化传热技术
换热管强化传热技术，听起来是不是有点高大上，其实呢，这玩意儿跟我们日常生活挺近的。
想象一下，你家里的热水器，或者是工厂里的那些大家伙，它们都得靠换热管来传递热量，让水变热，让机器运转。
今天，咱们就聊聊这个技术，用点大白话，不整那些复杂的术语。
首先，得说说这换热管是干嘛的。
简单说，就是让热量从一个地方跑到另一个地方。
比如，锅炉里的水要变热，就得靠换热管把火的热量传给水。
这技术的关键，就是怎么能让热量传递得更快、更有效。
咱们先来聊聊一个真实的例子。
我有个朋友，他家里新装了个热水器，但是用起来总感觉热水不够热。
他找我帮忙看看，我一检查，发现问题出在换热管上。
这换热管表面不够光滑，热量传递得慢，热水自然就不够热了。
这就好比你用个破旧的锅烧水，火再大，水也热得慢。
那怎么办呢？就得用上强化传热技术了。
这技术说白了，就是让换热管表面更光滑，或者增加一些特殊的结构，让热量传递得更顺畅。
比如，可以在换热管表面弄些小凸起，这样热量就能顺着这些凸起流动，传递得更快。
再举个工厂的例子。
我有个哥们在化工厂工作，他们那儿有个大锅炉，用来加热原料。
但是，这锅炉的换热管老是堵，热量传递不顺畅，生产效率就上不去。
他们就用了一种叫“翅片管”的技术，就是在换热管外面加些小翅片，这样热量就能顺着翅片流动，传递得更快，锅炉的效率自然就提高了。
说到这里，你可能会觉得，这技术挺复杂的。
其实，原理挺简单的，就是想办法让热量传递得更快。
就像你用个光滑的锅烧水，水热得快一样。
最后，咱们再回到我朋友家那个热水器。
我帮他换了个表面光滑的换热管，现在热水热得快多了。
他可高兴了，说这技术真管用。
总的来说，换热管强化传热技术，就是让热量传递得更快、更有效。
这技术在咱们生活中挺常见的，不管是家里的热水器，还是工厂的大锅炉，都用得上。
希望我这大白话，能让你对这技术有个更直观的了解。
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。
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收稿日期:2007-08-09李安军(1979～ ),研究生;114051 辽宁省鞍山市。
换热器强化传热技术的研究进展李安军 邢桂菊 周丽雯(辽宁科技大学材料科学与工程学院)摘 要 介绍了被动式强化传热技术的研究进展,简述了典型和新型传热元件的开发和应用,针对换热器传热管表面处理技术,管的内插件和管束支撑结构的发展状况展开分析和论述;探讨了强化传热技术的发展方向,数值模拟和场协同原理技术的应用使换热器结构趋于最优化,强化传热技术由单一型向复合型方向发展,逐渐形成第三代传热技术。
关键词 强化传热 传热元件 管束支撑 换热器 节能技术P r o g r e s s i n s t u d y o n t e c h n o l o g y o f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n tf o r h e a t e x c h a ng e rL i A n j u n X i n g G u i j u Z h o u L i w e n (U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y L i a o n i n g )A b s t r a c t P r o g r e s s i n s t u d y o nt e c h n o l o g y o f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n t w a s i n t r o d u c e d ,d e v e l o p m e n t a n d a p p l i c a t i o n o f t y p i c a l a n d n e wt y p e h e a t t r a n s f e r c o m p o n e n t s w e r e d e s c r i b e d b r i e f l y ,a n d t h e d e v e l -o p m e n t s t a t u s o f t h e t e c h n o l o g y o f h e a t e x c h a n g e t u b e 's s u r f a c e t r e a t m e n t ,t u b e p l u g g e d -i n o b j e c t s a n d t u b e b u n d l e s u p p o r t w e r e a n a l y z e da n ds t u d i e d .T h ed e v e l o p m e n t d i r e c t i o no f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e -m e n t w a s d i s c u s s e d .T h ea p p l i c a t i o no f n u m e r i c a l s i m u l a t i o na n df i e l ds y n e r g yp r i n c i p l e sm a d et h e s t r u c t u r e s o f h e a t e x c h a n g e r o p t i m i z e d ,t h et e c h n o l o g yo f h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n t d e v e l o p e df r o m s i n g l e t oc o m p o u n d a n dg r a d u a l l y f o r m e d t h e t h i r d -g e n e r a t i o no f h e a t t r a n s f e r t e c h n o l o g y .K e y w o r d s h e a t t r a n s f e r e n h a n c e m e n t h e a t t r a n s f e r c o m p o n e n t s t u b eb u n d l es u p p o r t h e a t e x -c h a n g e r e n e r g y c o n s e r v a t i o n t e c h n o l o g y 随着现代工业的迅速发展,以能源为中心的环境、生态等问题日益加剧,节能是非常重要的,也是当务之急,世界各国都在寻找新能源和节能新途径。
换热器作为换热设备,广泛应用于冶金、化工等各个工业领域中,强化传热技术的应用不但节能环保,而且节约了投资和运营成本,所以,换热器的强化传热技术一直以来都是一个重要课题,受到研究人员的重视,各种研究成果不断涌现。
20世纪80年代以来,强化传热技术被誉为第二代传热技术〔1〕,并得到充分的发展。
它是能够显著改善传热性能的节能技术,其主要内容是强化传热元件和改变壳程的支撑结构,用以提高换热效率,达到生产的最优化。
强化传热技术通常分为主动式和被动式两大类。
主动式强化传热需要消耗外部能量,如采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射等手段。
被动式强化传热则不需要消耗外部能量,是换热器强化传热主要采用的方法,如传热管的表面处理、传热管的形状变化、管内加入插入物,改变支撑物等〔2〕。
这里主要介绍被动式传热。
1 传热管的表面处理1.1 无相变传热无相变传热是指在对流换热中不发生蒸汽凝结或液体沸腾的换热过程。
工业生产中,主要应用的异形管有:螺旋槽管、旋流管、波纹管、缩放管、横纹管、螺旋椭圆扁管、变截面管、内肋管等〔3〕。
这种传热管的特点是,结构简单,加工方便,传热面积增加,传热效果大大增强,换热器的结构更加紧凑,减小投资,节约成本。
(1)螺旋槽管螺旋槽纹管是表面具有螺旋形凹槽的一种强化传热管,传热管内外表面的凸起或槽纹,干扰了管内流体的流动,破坏了层流边界层,流动状态达到充分的湍流,产生的漩涡又不断地扰动边界层的流体,促进了传热管同流体间的热交换;湍流度的增加也有助于避免污垢在传热管壁面的沉积,提高传热系数,增强了管内外流体的换热。
螺旋升角对换热的影响很大,大螺旋升角更有利于换热〔4〕。
研究表明,螺旋槽管换热器比光管的传热系数提高了2～4倍,在阻力损失和换热面积相同时,换热量可增加30%～40%〔3〕。
旋流管是螺旋槽纹管的衍生品,也叫异型螺旋槽管。
其槽纹是半流线的勺形或W形,流体在其内流动呈波状特性,它的传热机理与螺旋槽管大体相同。
这种传热管的传热面积和传热系数大大增加,传热系数比光管提高3.5倍,并且,在相同传热量下旋流管的换热系数比螺旋槽管高3%～8%,而压力损失低5%～10%〔5〕。
(2)波纹管波纹管是表面有波纹状突起的强化传热管,由于波纹管的壁很薄,传热管可以自由伸缩。
流体在管内流动时,截面不断的变化,扰动流体,破坏层流边界层,以强化传热。
波纹管的传热效率通常是光管的2～4倍,同时还具有除垢能力强,温差应力小,结构紧凑轻巧等特点〔6〕。
波纹管的壁薄,有波纹突起,可以有效地消除纵向应力,但是波纹管的强度问题没有很好的解决,应用范围受到限制。
(3)横纹管横纹管由光管的外表面被滚压成一圈圈有序的环形凹槽而成,与管子轴线成90°角。
影响横纹槽管综合传热性能的主要结构参数为肋节距和肋形,而肋高影响较小,并且传热综合因子随流动R e数增大而迅速降低。
横纹抗垢能力要优于光管,渐近污垢热阻值约为光管的0.83,污垢状态下横纹管的强化比约为1.4,说明横纹管其性能比光管要好〔7〕,也比螺纹管好,在同样传热效果下,阻力增加比螺旋槽管少。
(4)螺旋椭圆扁管螺旋椭圆扁管是把圆形光管压成椭圆形,然后扭曲而成,流体在管内处于螺旋流动状态,因而破坏了管壁附近的层流边界层,提高了传热效率。
这种管束结构的特点是:两个并行排列的相邻管子的椭圆长轴相互接触,互相支撑,应用这种管的换热器取消了附加的管束支撑物,节约了材料和成本。
研究表明,螺旋椭圆扁管换热器具有较好的强化传热性能,管径大小和螺旋导程对传热和阻力性能均有影响。
从综合性能来看,大管径优于小管径;对于相同规格的管子,导程增大,传热性能降低,流动阻力减小〔8〕。
这种结构的换热器与光管换热器相比,热流密度高50%,容积小30%。
1.2 有相变传热有相变传热是指在对流换热中发生蒸汽凝结或液体沸腾的换热过程,有相变传热常用的异形管有:锯齿形翅片管、花瓣形翅片管、T形管和表面多孔管(麻坑管)等〔3〕。
(1)冷凝传热的锯齿形翅片管和花瓣形翅片管锯齿形翅片管是一种新型传热管,其翅片外缘有锯齿缺口,加强了流体的扰动,促进对流换热,换热面积增大,增强了换热量,锯齿管的传热系数是光管的6倍,是低肋管的1.5～2倍。
花瓣形翅片管是一种特殊的三维翅片结构强化传热管,从截面上看,各翅片像花瓣状而得此名。
花瓣形翅片管既能显著地强化低表面张力介质及其混合物和含不凝性气体的水蒸气的冷凝传热,又能显著地强化空气和高粘性流体的冷却传热,有研究表明:自然对流条件下,其传热系数比锯齿形翅片管提高了8%～10%,在强制对流下,是光管的5～6倍。
(2)强化沸腾传热的T形管和表面多孔管T形翅片管是由德国的W i e l a n d公司于1978年开发的,管子的外表面具有多条螺旋的T形翅片,以增加汽化核心,并显著的增大了传热面积,具有优良的传热性能。
表面多孔管同T形管的传热原理相同,它是北京化工设计院在1978年通过烧结法试制的,实验用丙酮作工质,测定了在以烧结法制成的表面多孔管上沸腾时的给热系数,约为光滑管的7～8倍。
尽管这种表面结构具有很好的换热特性,但是,这种管的加工工艺十分复杂,在实际工程应用中并不普遍。
1.3 新型传热元件(1)斜针翅管〔9〕斜针翅管是中国石化建筑公司与华南理工大学联合研制的一种新型高效换热器。
这种传热管的优点是扩大了二次传热面积,保持较小的管距,利用流体的不断扰动,破坏流体的层流边界层,增加了紊流度,使得传热效率提高,达到强化传热的效果。
它主要应用于壳程为油介质的换热器中。
流体流经换热管壁面时总存在一层滞留内层,该层传热仅为热传导,导热热阻很大,流体的流速和温度分布都属于抛物线形,只有使滞留层消除或变薄才能够减小热阻,加强传热。
斜针翅管强化传热的机理是在扩大二次传热面的同时,利用流体的扰动,提高湍流度,破坏了边界层,也阻止了污垢的积累,强化了传热。
研究表明,壳程的流体纵向流动,有效的避免了流体诱导振动的发生,防止管子的振动破坏,具有折流杆换热器的特点;这种传热元件的换热面积能够有效地被利用,不存在换热死区〔6〕,并且增加了换热面积,同等条件下,换热面积可提高10%以上。