1、如何強化傳熱技術(shù)及一些典型的應(yīng)用        論文摘要：本文闡明了強化傳熱技術(shù)的重要性及其發(fā)展趨勢；包括強化傳熱的分類、強化傳熱的途徑、強化傳熱的應(yīng)用場合等；列舉了一些強化傳熱的典型應(yīng)用，包括表面增強型蒸發(fā)管、采用波紋換熱管管內(nèi)強化傳熱、采用超聲波抗垢強化傳熱技術(shù)、采用螺旋槽管的強化            論文摘要：本文闡明了強化傳熱技術(shù)的重要性及其發(fā)展趨勢；包括強化傳熱的分類、強化傳熱的途徑、

2、強化傳熱的應(yīng)用場合等；列舉了一些強化傳熱的典型應(yīng)用，包括表面增強型蒸發(fā)管、采用波紋換熱管管內(nèi)強化傳熱、采用超聲波抗垢強化傳熱技術(shù)、采用螺旋槽管的強化傳熱技術(shù)、采用小熱管的強化傳熱技術(shù)等。通過分析得出強化傳熱應(yīng)注意的一些問題。論文關(guān)鍵詞：強化傳熱 典型 應(yīng)用 由于生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展需要強化傳熱從80年代起就引起了廣泛的重視和發(fā)展。表現(xiàn)在設(shè)計和制造各類高性能熱設(shè)備，航空，航天及核聚變等尖端技術(shù)，計算機里密集布置電子元件的有效冷卻。正是上述原因促使人們對強化傳熱進行及為廣泛的研究和探討，從80年代到現(xiàn)在近20多的時間里，世界各國的科學(xué)領(lǐng)域里，有關(guān)強化傳熱研究報告舉不勝數(shù)。一、強化傳熱技術(shù)的分類（一）

3、導(dǎo)熱過程的強化 導(dǎo)熱是熱量傳遞的三種基本方式之一，它同樣也存在著強化問題。導(dǎo)熱是依靠物體中的質(zhì)量（分子，原子，或自由電子）運動來傳遞能量。固體內(nèi)部不同溫度層之間的傳熱就是一種典型的導(dǎo)熱過程，但固體之間接觸存在著接觸熱阻，降低了能量的傳遞，在高熱流場合下，為了盡快導(dǎo)出熱量必須設(shè)法降低接觸熱阻，一般可采用以下方法： 1、提高接觸面之間光潔度或增加物體間的接觸壓力以增加接觸面積 2、在接觸面之間填充導(dǎo)熱系數(shù)較高的氣體（如氦氣） 3、在接觸面上用電化學(xué)方法添加軟金屬涂層或加軟技術(shù)墊片 （二）輻射換熱的強化 輻射換熱普遍存在于自然界和許多生產(chǎn)過程中，只要物體溫度高于絕對零度，它就能依靠電磁波向外發(fā)射能量

4、，所以物體之間總是存在著輻射換熱，在物之間溫度差別不是很大的情況下，輻射換熱可以忽略，但在高溫設(shè)備中輻射卻是換熱的主要方式。而影響輻射換熱的因素主要有：表面粗糙度，固體微粒，材料。 （三）對流換熱強化 對流強化傳熱與流體的物理特性，流動狀態(tài)，流道幾何形狀，有無相變發(fā)生以及傳熱壁面的表面狀況等許多因素有關(guān)。其中對流換熱的有源強化又可分為：利用機械攪動加強流體與壁面間的傳熱，流體脈動和傳熱面震動時的對流換熱，電磁場作用下的對流換熱，經(jīng)過多孔壁有質(zhì)量透過時的壁面換熱。而對流換熱的無源換熱又可分為：管內(nèi)插入物對傳熱的增強，渦旋流動的強化傳熱，添加物對流換熱，流化床與埋管間的傳熱，射流沖擊。  

5、;   二、強化傳熱的途徑 在熱設(shè)備中應(yīng)用強化傳熱技術(shù)的目的一般有：（1）增加輸熱量；（2）減少換熱面積和縮小設(shè)備體積；（3）降低載熱劑輸送功率的消耗；（4）降低高溫部件的溫度。在表面式換熱器中，單位時間內(nèi)的換熱            二、強化傳熱的途徑在熱設(shè)備中應(yīng)用強化傳熱技術(shù)的目的一般有：（1）增加輸熱量；（2）減少換熱面積和縮小設(shè)備體積；（3）降低載熱劑輸送功率的消耗；（4）降低高溫部件的溫度。在表面式換熱器中，單位時間內(nèi)的換熱量Q與冷熱流

6、體的溫度差t及傳熱面積F成正比，即Q=KFt，式中K為傳熱系數(shù)，是反映傳熱強弱的指標(biāo)。從上式可以看出，增大傳熱量可以通過提高傳熱系數(shù)，擴大傳熱面積和增大傳熱溫差3種途徑來實現(xiàn)。三、應(yīng)用場合不同的強化傳熱技術(shù)有不同的應(yīng)用場合：對流換熱按其發(fā)生的原因可分為自然對流換熱和強制對流換熱。在這良種對流換熱過程中，就流體的運動狀態(tài)又可區(qū)分為層流換熱及湍流關(guān)熱，這取決于流體的雷諾數(shù)，流道集合形狀和固體的壁面狀況。從流道集合想狀來看就更為復(fù)雜，既有圓形，環(huán)形，三角形，弧形，又有縱向或橫向掠過管簇以及由各種形狀管翅或板翅結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜集合通道。如果流體在穿熱過程中發(fā)生相變，則又有遲內(nèi)沸騰，流動沸騰及蒸汽凝結(jié)之分

7、。 前面提到的那些強化傳熱技術(shù)，有的只使用于特定的某些傳熱介質(zhì)和傳熱過程，有的則對所有對流換熱狀態(tài)都有不同程度的強化作用。其中在各類通道中強制對流（包括層流及湍流）換熱的強化研究得最多，因而也是最成熟的和在工業(yè)上應(yīng)用的最廣的。從強化傳熱各類措施來看，研究得最多的是各種發(fā)展表面，粗糙表面和渦旋強化，而且它們還被廣泛地應(yīng)用于各類熱設(shè)備中去。就目前來看，應(yīng)用最多的是換熱器方面的強化傳熱。當(dāng)然其他電子方面也有很多。四、強化傳熱的應(yīng)用舉例（一）表面增強型蒸發(fā)管 采用雙側(cè)強化管型，管內(nèi)側(cè)有內(nèi)螺紋槽，管外側(cè)是一種利用機械加工的雙重凹陷多孔結(jié)構(gòu)，管型的機構(gòu)其總傳熱系數(shù)隨著流速的增大而增大，當(dāng)管內(nèi)水流速為0.3

8、1.3m/s時，主翅和內(nèi)翅的翅高分別為0.70mm和0.48mm，翅數(shù)分別為52和38時，增大了換熱面積，管表面更多的凹陷增加了汽化核心數(shù)量，其換熱性能最為優(yōu)越。 （二）采用波紋換熱管管內(nèi)強化傳熱 用波紋管代替?zhèn)鹘y(tǒng)的光滑直管，能大大強化熱量傳遞。分別在實驗環(huán)境溫度20度，管程水流量40-1400L/h，雷諾數(shù)Re=1800 -24000，蒸汽壓力為0.15MPa，蒸汽溫度為113.5度；實驗環(huán)境溫度20度，管程水流量范圍40-1400L/h，雷諾數(shù)Re=1800-24000，蒸汽壓力為0.15MPa，蒸汽溫度為113.5度。在實驗Re變化范圍內(nèi)，波紋管的管內(nèi)對流傳熱系數(shù)a和努塞爾數(shù)Nu均隨著R

9、e的增大而增大，并且都比光滑直管大2.5-3倍。    （三）采用超聲波抗垢強化傳熱技術(shù) 超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時會產(chǎn)生機械振動作用，空化作用和熱作用。這些作用同時產(chǎn)生效應(yīng)，會減弱成垢物質(zhì)的分子之間結(jié)合力以及析出垢粒與管道間的附著力，破壞垢物生成和板結(jié)的條            （三）采用超聲波抗垢強化傳熱技術(shù) 超聲波在液體媒質(zhì)中傳播時會產(chǎn)生機械振動作用，空化作用和熱作用。這些作用同時產(chǎn)生效應(yīng)，會減弱成垢物質(zhì)的分子之間結(jié)合力以及析出垢粒

10、與管道間的附著力，破壞垢物生成和板結(jié)的條件，阻止垢物的生長，從而實現(xiàn)防垢的功能。同時也可導(dǎo)致已形成的垢物脫落，形成松散而不易板結(jié)的沉淀物，達到除垢作用。超聲波抗垢裝置主要由超聲波發(fā)生器，傳聲系統(tǒng)和換能器組成。石油大學(xué)等人的研究表明循環(huán)動態(tài)情況下與靜態(tài)情況下的結(jié)垢程度相當(dāng)；聲波的防垢作用是很明顯的，其防垢效率最低達85%，比通常的化學(xué)防垢效果還搞，如果實驗條件加以改進其效果會更好。 前蘇聯(lián)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)聲強大于15W/m2時，超聲波可使積垢系數(shù)（垢層熱阻于總熱阻之比）降低并做到整個生產(chǎn)期不用清洗。中國藍星化學(xué)清洗總公司研究得出：超聲波有明顯的阻垢功效，施加20kHZ的聲波可使鈣離子和碳酸根離

11、子的結(jié)合過程變得很緩慢，阻垢率達到85%以上。 （四）采用螺旋槽管的強化傳熱技術(shù) 周強泰等人通過對螺旋槽管管內(nèi)外單相流體傳熱進行研究，并將試驗數(shù)據(jù)按流動參數(shù)，物性參數(shù)和幾何參數(shù)采用無量綱準(zhǔn)則進行整理，給出了Re=104-105范圍內(nèi)換熱系數(shù)的關(guān)聯(lián)式，該關(guān)聯(lián)式可以作為螺旋槽管換熱器的設(shè)計依據(jù)。螺旋槽管代替光管作空氣預(yù)熱器，可減輕末級空氣預(yù)熱器的積灰，提高傳熱能力，因而可降低排煙溫度及提高熱風(fēng)溫度；可以代替回轉(zhuǎn)式空氣預(yù)熱器，解決其漏風(fēng)和積灰問題，此外還可根據(jù)不同的具體情況解決鍋爐的一些特殊問題。螺旋槽管作為電站鍋爐空氣預(yù)熱器的傳熱管件，大量應(yīng)用與現(xiàn)役煤粉鍋爐空氣預(yù)熱器的更換改造和新型的整套設(shè)計，其

12、性能明顯比其他型式空氣預(yù)熱器優(yōu)越。 （五）采用小熱管的強化傳熱技術(shù) 對五種內(nèi)徑相近的小熱管在不同工作溫度，熱流密度及傾角下的傳熱研究，五種熱管帶有不同吸液芯結(jié)構(gòu)：微粒管，網(wǎng)芯管，加網(wǎng)芯槽管燒結(jié)芯管，光管。五種熱管的蒸發(fā)傳熱系數(shù)都隨工作溫度的升高而增加；隨著傾角的增大而增大；微粒管和網(wǎng)芯管的傳熱系數(shù)基本上隨熱流密度的增大而增加，而加網(wǎng)芯管微粒管，燒結(jié)芯管和光管則隨熱流密度的增加而逐漸減小。有吸液芯的四種熱管都不同程度地強化了管內(nèi)蒸發(fā)和凝結(jié)換熱，其中，微粒管的傳熱系數(shù)最高，而且對傾角的變化敏感，大傾角時約為光管的9倍，小傾角約為光管的14倍；加網(wǎng)芯管微粒管的凝結(jié)強化效果最好，其傳熱系數(shù)可達光管的1

13、5倍。     五、強化傳熱應(yīng)該考慮的問題 （一）采用強化傳熱措施所獲得的設(shè)備功率的增加和系統(tǒng)熱效率的提高，或者設(shè)備體積減小，傳熱介質(zhì)輸送功率降低等效果究竟有多大？ （二）采用所選擇的強化傳熱措施后需要增加多少費用？            五、強化傳熱應(yīng)該考慮的問題（一）采用強化傳熱措施所獲得的設(shè)備功率的增加和系統(tǒng)熱效率的提高，或者設(shè)備體積減小，傳熱介質(zhì)輸送功率降低等效果究竟有多大？ （二）采用所選擇的強化傳熱措施后需要增加多少費用？工藝復(fù)雜性怎么樣？能否大規(guī)模生產(chǎn)？ （三）所采用的強化傳熱方法與傳熱介質(zhì)的相容性如何？能否保證強化傳熱性能持久