传热过程的强化与优化
(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。
换热器的强化传热
换热器的强化传热所谓换热器传热强化或增强传热是指通过对影响传热的各种因素的分析与计算，采取某些技术措施以提高换热设备的传热量或者在满足原有传热量条件下，使它的体积缩小。
换热器传热强化通常使用的手段包括三类：扩展传热面积（F）；加大传热温差；提高传热系数（K）。
1 换热器强化传热的方式1.1 扩展传热面积F扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最简单的一种方法。
在扩展换热器传热面积的过程中，如果简单的通过单一地扩大设备体积来增加传热面积或增加设备台数来增强传热量，不光需要增加设备投资，设备占地面积大、同时，对传热效果的增强作用也不明显，这种方法现在已经淘汰。
现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的，如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料，通过这些材料的使用，单台设备的单位体积的传热面积会明显提高，充分达到换热设备高效、紧凑的目的。
1.2 加大传热温差Δt加大换热器传热温差Δt是加强换热器换热效果常用的措施之一。
在换热器使用过程中，提高辐射采暖板管内蒸汽的压力，提高热水采暖的热水温度，冷凝器冷却水用温度较低的深井水代替自来水，空气冷却器中降低冷却水的温度等，都可以直接增加换热器传热温差Δt。
但是，增加换热器传热温差Δt是有一定限度的，我们不能把它作为增强换热器传热效果最主要的手段，使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。
例如，我们在提高辐射采暖板的蒸汽温度过程中，不能超过辐射采暖允许的辐射强度，辐射采暖板蒸汽温度的增加实际上是一种受限制的增加，依靠增加换热器传热温差Δt只能有限度的提高换热器换热效果；同时，我们应该认识到，传热温差的增大将使整个热力系统的不可逆性增加，降低了热力系统的可用性。
所以，不能一味追求传热温差的增加，而应兼顾整个热力系统的能量合理使用。
1.3 增强传热系数（K）增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数（K）。
化工过程强化方法与技术
化工过程强化方法与技术化工过程强化方法与技术是指通过改进传统的化工生产工艺，优化操作条件或引入新的反应方式、设备及材料，以提高化工生产效率、降低成本、减少能源消耗、提高产品质量等方面的技术方法。
一、传质和传热强化技术：1. 使用增加传质或传热表面积的设备，如换热器中使用高效传热管、塔板换热器、螺旋板换热器等。
2. 使用增加气液接触面积的设备，如气体液体剥离塔、几何构造复杂的填料塔等。
3. 引入新的传质或传热方式，如膜分离、吸附等。
4. 使用新型传质介质和传热介质，如多孔陶瓷、导热油等。
二、反应强化技术：1. 采用微反应器技术，将反应器缩小到微米或亚微米尺度，具有高传质、高热传导和高比表面积的特点，可以实现快速而均匀的反应。
2. 引入催化剂或催化剂载体，可以提高反应速率和选择性，如固定床催化剂、流化床催化剂等。
3. 采用固体颗粒床反应器，可实现均匀流动和高传质传热效果，提高反应速率和选择性。
4. 使用超临界流体作为反应介质，具有高溶解度、快速可逆反应、调节反应温度和压力等优点。
三、能量强化技术：1. 使用节能设备和工艺，如低温制冷、废热回收利用等。
2. 引入电场、磁场、声波等外场作用于反应体系，提高反应速率和反应选择性。
3. 采用多级热交换器和热泵等技术，实现热能的高效转换和利用。
四、流体力学强化技术：1. 设计和优化反应器内部结构和流态参数，如搅拌器形状和运行参数，以提高传质传热效果。
2. 采用多相流体动力学模型和计算流体力学模拟等方法，优化反应条件和设备结构，提高反应效果。
五、智能化和自动化技术：1. 应用先进的计算机控制和数据处理技术，实现对化工过程的智能和自动化控制，提高生产效率和产品质量。
2. 配备在线检测和监控设备，实时监测反应条件和产品质量，及时调整操作参数。
这些强化方法和技术的应用可以提高化工过程的效率和经济性，减少对环境的影响，促进化工工业的可持续发展。
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
微肋管强化传热及优化设计
（ ４ ： ３５ ． １ ）５ —５
［］ 邢 志 祥 ， 军 成 ．１ Ｍｎ 钢 在 高 温 （ 灾 ） 的 力 学 性 １ 蒋 ６ Ｒ 火 下 能 试 验 研 究 ［］ Ｊ ．石 油机 械 ，０ ４ ３ （ ）５１ ． ２ ０ ，２ ２ ：－４
关 键 词 ：微肋管 ；优化设计 ；改进复合形算法
中图分 类 号 ：ＴＫ １ ４ ２ ；Ｔ ５ ． Ｑ００２
文献 标 志码 ： Ａ
Ｈ ｅ ｔＴｒ ｎ ｆ ｒ Ｅｎ ａ ｃ ｍ ｅ ｎ ｐ ｉ ａ ｓｇ ｆ Ｍ ｉｒ ｉ ｂ ａ ａ ｓ ｅ ｈ ｎ ｅ ｎｔａ ｄ Ｏ ｔｍ ｌＤｅ ｉ ｎ ｏ ｃ ｏ Ｒ ｂ Ｔｕ ｅ
Ｋ ｅ ｒ ｓ ｍ ｉｒ ｉ ｕ ｅ ｐ ｉ ｌ ｅ ｉｎ；ｉ ｐ ｏ ｅ ｏ ｐｅ ｌｏ ｉ ｍ ｙ ｗｏ ｄ ： ｃ ｏ ｒｂ ｔ ｂ ；ｏ ｔｍａ ｓｇ ｄ ｍ ｒ ｖ ｄ ｃ ｍ ｌｘ ａｇ ｒｔ ｈ
（） ３ 过火 后 的储 罐 材 料 的 冲击 韧性 下 降很 大 ，
Ｗ Ａ ＮＧ ｅ Ｍ ｎｇ，ＦＡ Ｎ ｕ ｎ － ｉ ｇ， Ｓ Ｇ ａ ｇｍ ｎ ＵＮ Ｚｈｏ ｇ ｎ ｎｇ ｎ －ｉ
（ ｌｅ Ｃｏ ｌ ｇｅｏｆＮｕｃｅ ｒａ ｃ ｌ ａ ｎｄ Ｔｅ ｈｎｏ ｏ ｌ ｇｙ，Ｈ ａ ｂ ｎ Ｅｎｇ ｎｅ ｒｎｇ Ｕｎｉ ｒ ｉｙ， ｒ ｉ ｉ ｅｉ ｖｅ ｓｔ
其 失效 模式从 以韧性 断裂 为 主的失 效转 化为 以脆 性
断 裂为 主 的失效 。
参考文献 ：
热体辐射传热过程建模和优化分析
热体辐射传热过程建模和优化分析摘要：热体辐射传热过程模型的建立和分析对于能源领域的应用具有重要意义。
本文通过对热体辐射传热过程的建模和优化分析，旨在深入探讨该过程的理论基础和应用价值。
首先，介绍了热体辐射传热过程的基本原理和特点，明确了该过程的重要性。
然后，通过建立热体辐射传热过程的数学模型，分析了传热过程中的关键参数和影响因素。
接着，针对传热过程中存在的问题和不足，提出了优化策略和方法。
最后，通过实例分析和结果讨论，验证了模型的准确性和实用性，并对热体辐射传热过程的未来研究进行了展望。
1. 引言热体辐射传热过程是热能的一种传递方式，广泛应用于能源领域。
该过程的建模和优化分析对于提高能源利用效率、减少能源消耗具有重要意义。
本文旨在通过对热体辐射传热过程的研究，探索其理论基础和应用前景。
2. 热体辐射传热过程的基本原理热体辐射传热是指热能通过辐射的方式从高温物体传递到低温物体的过程。
该过程与热体的温度、表面特性、辐射面积以及环境条件等因素密切相关。
理解热体辐射传热过程的基本原理对于建立传热模型和优化传热效率至关重要。
3. 热体辐射传热过程的数学模型为了准确描述和分析热体辐射传热过程，建立了相关的数学模型。
该模型基于辐射传热的基本方程，考虑了热体的辐射特性、热传导特性和辐射与环境的相互作用等因素。
通过数值计算和仿真模拟，可以预测和优化热体辐射传热过程中的关键参数。
4. 热体辐射传热过程的优化策略针对热体辐射传热过程中存在的问题和不足，提出了一系列优化策略和方法。
例如，通过优化热体表面的材料特性和结构设计，提高热体的辐射传热效率；通过调整环境因素和外部条件，减少传热过程中的能量损失。
这些优化措施可以有效提高能源利用效率和降低能源消耗。
5. 实例分析和结果讨论通过实例分析和结果讨论，验证了热体辐射传热过程建模和优化分析的准确性和实用性。
基于数值计算和模拟仿真的结果，可以评估热体辐射传热过程的效果和性能，并针对具体问题提出改进方案和优化措施。
沸腾传热强化技术及方法
沸腾传热强化技术及方法
沸腾传热强化技术及方法是近年来受到越来越多的关注的技术，它能够显著提高传热效率，降低传热过程中的能耗。
沸腾传热强化技术及方法是一种在热传导过程中利用沸腾现象改善传热效率的技术，它主要通过改变传热介质的状态，使流体进入沸腾状态来提高传热效率。
沸腾传热强化技术及方法的主要方法包括：一种是通过改变传热介质的压力来改变沸腾温度，使流体进入沸腾状态，从而提高传热效率；另一种是通过改变流体的流速来改变沸腾温度，使流体进入沸腾状态；还有一种是可以通过改变流体的物性来改变沸腾温度，使流体进入沸腾状态。
沸腾传热强化技术及方法的应用场合非常广泛，主要用于控制热传导过程中的温度场、改善传热介质的流量分布、缩短传热过程的时间，以及在高压和超高压条件下的传热研究等。
沸腾传热强化技术及方法的使用，不仅可以提高传热效率，而且还可以节约能源，改善热能利用效率。
此外，沸腾传热强化技术及方法还具有一定的局限性，比如传热过程中存在较大的压力损失，同时也存在一定的操作风险，因此在沸腾传热强化技术及方法的运用中，必须谨慎操作，以避免因不当操作而可能带来的损失。
总之，沸腾传热强化技术及方法是一种可以显著提高传热效率的技术，它的应用场景非常广泛，可以节约能源，改善热能利用效率，但是在运用中也应该谨慎操作，以免造成不必要的损失。
化工过程强化的概念
化工过程强化的概念
化工过程强化是指在化工生产过程中，采用新技术、新工艺、新设备等手段，来提高生产效率、降低生产成本、减少环境污染、提高产品质量的一种方法。
化工过程强化的核心是通过优化化工过程中的各个环节，使得整个生产过程更加高效、节能、环保、安全。
它包括以下几个方面：
1. 反应强化：通过改进反应条件、选择高效催化剂等手段，提高反应速率和转化率，减少副反应的发生。
2. 分离强化：采用新型分离技术，如膜分离、吸附分离等，提高分离效率，降低能耗和成本。
3. 传热强化：通过优化传热方式、提高传热效率等手段，减少能量损失，提高能源利用率。
4. 流体输送强化：采用新型输送设备和技术，如高速离心泵、新型管道材料等，提高流体输送效率，降低能耗和成本。
5. 控制强化：采用先进的控制技术，如自动化控制、智能控制等，提高生产过程的稳定性和可靠性。
化工过程强化是化工行业实现可持续发展的重要途径，
它可以提高化工生产的效率和质量，降低生产成本和环境污染，促进化工行业的转型升级。
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传热过程的强化与优化
传热过程是工程中非常重要的一个环节。
通过对传热过程的强化与优化，可以提高能源利用效率，减少能源的消耗，降低生产成本。
本文将从传热的基本原理，传热强化技术以及传热优化方法等方面进行探讨。
一、传热基本原理
传热是指热量从一个物体传递到另一个物体的过程。
传热可以是通过传导、对流和辐射等方式进行的。
1. 传导
传导是指热量通过物质内部的分子碰撞传递的过程。
传导过程主要取决于物质的导热性能，热传导的速率与温度梯度和物质的导热系数成正比。
2. 对流
对流是指热量通过流体与物体的传递过程。
在对流传热中，流体的运动起到了重要的作用。
对流传热可以分为自然对流和强迫对流。
3. 辐射
辐射是指热辐射能够穿过介质、空气等进行热传递的过程。
辐射传热是不需要介质或物体之间直接接触的，通过辐射能量的传递来实现热的传递。
二、传热强化技术
传热强化技术是指通过各种手段来提高传热过程的传热效率和速率，以达到节能和提高生产效益的目的。
1. 材料选择优化
在传热过程中，正确选择合适的导热材料对传热效果至关重要。
热
传导系数高、热容量小的材料能够提高传热速率，降低热阻。
在工程
实践中，常采用金属导热材料或导热性能较好的非金属材料。
2. 流体流动优化
对流传热中，流体的流动状态对传热效果有重要影响。
通过设计合
理的流道形状、增强流体的流动，可以有效提高对流传热效果。
例如
采用螺旋流道、翅片管等结构，能够增加热传导面积，提高传热效率。
3. 界面传热强化
界面传热是指两个不同温度的物体之间的热量交换。
通过采用热传
导界面材料、增加表面积等手段，可以有效提高界面传热速率，强化
传热过程。
三、传热优化方法
除了传热强化技术外，传热过程中的优化方法也能够提高传热效率，减少能源损失。
以下是几种传热优化方法的介绍：
1. 设计参数优化
在传热设备的设计过程中，优化传热面积、传热系数和温度梯度等
参数，可以提高传热效率。
例如，在换热器设计中，通过调整热交换
面积和流体流速，能够实现传热过程的优化。
2. 操作参数优化
在传热设备的运行过程中，通过优化操作参数，可以使传热效率最
大化。
例如，在蒸汽锅炉运行中，调整燃烧器的燃烧参数，使得燃烧
效率提高，从而提高传热效果。
3. 热回收利用
在工业生产和能源利用过程中，大量的热能被浪费掉。
通过热回收
技术，可以将废热进行有效利用，用于其他环节的加热或发电等用途。
这样不仅可以减少能源的浪费，还能够节约成本。
总结：
传热过程的强化与优化能够提高能源利用效率，减少能源消耗，节
约生产成本。
通过传热强化技术的应用，选择合适的材料和优化界面
传热等方法，能够有效提高传热速率和效率。
此外，通过传热过程的
优化设计和操作参数的优化，以及热回收利用的方法，也可以进一步
提高传热效果。
在未来的工程实践中，需要继续深入研究和应用传热
强化与优化技术，以提高能源利用效率，构建资源节约型社会。