(完整word版)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。

强化传热技术简介强化传热技术是指能显著改善传热性能的节能新技术，其主要内容是采用强化传热元件，改进换热器结构，提高传热效率，从而使设备投资和运行费用最低，以达到生产的最优化。

发展早在18世纪初就提出让风吹过物体表面强化对流传热。

但该技术真正引起人们重视是在20世纪60年代后，由于生产和社会发展的需要，强化传热技术载30多年来得到了广泛的发展和应用。

迄今为止，强化传热技术在动力，核能，制冷，石油，化工乃至国防工业等领域中得到广泛应用，国内外公开发表的论文和研究报告超过6000篇，获得了数百项专利，已发展成为成熟的第二代传热技术。

能源存在形式：矿物核能，地热能，化石燃料的化学能，太阳辐射能，海洋温差能，潮汐能，生物能，江河水利能，风能等，能量实质上就是各种运动形式相互联结，作用，转化的唯一媒介和桥梁，而能量利用的本质则是人为的以自然发生的变化去促成人类所需要的变化。

能源不仅是人类社会生存与发展的最基本的物质基础，而且是发展社会生产力的基本条件。

由于多年来对能源进行了不适当的开发利用，自20世纪70年代初中东石油危机爆发以来，以能源为中心的环境，生态和社会经济问题日益加剧，世界各国从发认识到节能的重要意义，能源的合理利用已成为当今世界各国应如何良性发展工业的核心问题，各种节能技术如雨后春笋般竞相出现。

强化传热技术的分类强化传热技术分为被动式强化技术(亦称为无功技术或无源强化技术)和主动式强化技术(亦称为有功技术或有源强化技术)。

前者是指除了介质输送功率外不需要消耗额外动力的技术; 后者是指需要加入额外动力以达到强化传热目的的技术。

2.1被动式强化传热技2.1.1 处理表面包括对表面粗糙度的小尺度改变和对表面进行连续或不连续的涂层。

可通过烧结、机械加工和电化学腐蚀等方法将传热表面处理成多孔表面或锯齿形表面, 如开槽、模压、碾压、轧制、滚花、疏水涂层和多孔涂层等。

此种处理表面的粗糙度达不到影响单相流体传热的高度, 通常用于强化沸腾传热和冷凝传热。

强化传热一.实验目的：考察两种强化传热方式对对流传热的影响。

二.实验原理：1.如图：实验原理图：2．1能量横算式：Qh=Qc,Wh*r=Wc*Cpc*(t2-t1),即：热流体放出的热量在不计热量损失是全部用于冷流体吸收升温。

3.1总传热方程式：Q=K*A*Δtm, Δtm是冷热流体总的凭据温差，Δtm=(Δt2-Δt1)/ ㏑(Δt2/Δt1)，对于逆流流动:Δt1=T1-t2, Δt2=T2-t1。

3.2.牛顿冷却定律：对冷流体,dQ=α*A*(tw-t)。

当取平均对流传热系数α，温差取壁面与流体间的平均温差时，牛顿冷却定律可近似写成Q=α*A*Δtm，实验中Δtm=tw-t-, t- =(t1+t2)/2。

3.3总传热系数K:对于清洁管路不考虑污垢热阻，1/Ko=1/αo+b*do/λ*dm+do/(αi*di),实验中金属管的传热热阻很小可忽略不计，传热面可看做平壁面，则do≈di≈dm,1/=≈1/αo+ /αi，有有相变时对流传热系数增大即αo>>αi,则K≈αi。

4.对流传热的努赛尔准数Nu=0.023Re^0.08*Pr^n,当流体被加热时n=0.4,当流体被冷却时n=0.3。

5对于Nu=A*Re^m*Pr^n,两边取对数，㏒（Nu/Pr^n）=㏒A+m*㏒Re。

做㏒（Nu/Pr^n）—㏒Re图，则直线斜率为m，A=Nu/(Pr^n*Re^m)。

三. 实验装置与实验方案：1.1实验装置：1.2装置参数：①普通管：内管内径di=20.00mm, 内管外径d0=20.00mm;外管内经Di=50.00mm, 外管外经D=50.00mm;测量度（紫铜内）长度L=1.00m。

②强化管：内管内径di=20.00mm, 内管外径d0=20.00mm;外管内经Di=50.00mm, 外管外经D=50.00mm;测量度（紫铜内）长度L=1.00m；强化内管内插物丝经h=1mm;(螺旋线圈)尺寸节距H=40m。

换热器强化传热技术摘要: 介绍了管壳式换热器壳程强化传热方面所展开的研究工作及取得的成果, 指出了强化传热技术的研究方向。

关键词: 管壳式换热器; 壳程; 强化传热引言管壳式换热器在化工、石油、动力、冶金、制冷、原子能、造船、食品等工业部门中有着广泛的应用。

近40 年来, 国内外对管内强化传热进行了大量的研究, 取得了丰硕的成果,目前已有的强化传热管技术不下百余种。

相比之下, 壳程强化传热方面的研究远远没有管程研究的广泛和深入。

直到20 世纪70 年代, 壳程强化传热技术才开始受到重视, 并取得了较大进展。

壳程强化传热的途径主要有 2 种: 一种是改变管子外形或在管外加翅片, 即通过管子形状和表面特性的改变来强化传热, 如螺纹管、螺旋槽管、外翅片管等强化传热管技术; 再一种是改变壳程挡板或管间支撑物, 以减少或消除壳程流动与传热的滞留死区, 使传热面积得到充分的利用。

第一种途径与管内强化传热技术机理一致, 已有很多文献报道。

管壳式换热器壳程挡板或管束支撑物的发展表现为折流板的改变, 其目的是将泵功最大程度用于增强传热方面, 而不是消耗于管间支撑物。

现有的支撑形式有板式支承、杆式支承、空心环支承和管子自支承。

1板式支撑结构传统的管壳式换热器采用单弓形折流板支承, 壳程流体易产生流动死角, 传热面积无法被充分利用, 因而壳程传热系数低、易结垢、流体阻力大。

并且当流体横向流过管束时,还可能使管子产生诱导振动, 破坏管子及其与管板连接的可靠性。

因此, 为了消除它的弊端, 近20 年来出现了许多新型的壳程折流板支承结构, 如多弓形折流板、整圆形板、异形孔板、网状板、弓形折流板加平行分隔板、螺旋折流板等。

这些新型折流板支承结构的共同特点是尽可能地改善壳程流体流动和传热死区, 降低壳程流体流动阻力, 而且管束的抗振性也能得到增强。

1. 1双弓形及三弓形折流板双弓形折流板在换热器壳侧将流体分成两股平行束, 横向流动的长度(即横流经过的列管数) 大致为具有同样缺口的单弓形折流板的一半, 与具有相同折流板间距和缺口的单弓形折流板相比, 双弓形折流板的压降为可比设备相应值的30 %～50 % , 而传热系数是可比设备相应值的60 %～80% [1 ]。

化工原理换热器的强化传热技术综述班级：卓越11-2班姓名：1.化工行业能源现状简介1.1中国石油化工发展概述经过几十年的发展，我国石油化工的生产规模已逐渐扩大，自动化水平也有较高发展，是中国的支柱产业之一，也是保证国民经济稳定持续发展重要要素之一。

但是由于在研发新产品和技术创新方面有所欠缺，石油化工产品结构不合理，发生供过于求或资源浪费的现象，针对目前石油化工产业发展情况，需要掌握更多先进生产技术，优化生产设备的配置，提高产品的产出率和资源的循环利用。

本文就石油化工行业中最为常见的设备——换热器来探讨一下能量的利用过程中如何来提高其利用率。

1.2换热器强化传热技术研究的必要性由于温室效应导致全球气候变暖，为了改善我们的环境，需要我们节能减排，单位GDP所消耗的能量减少，而整个石化行业又是我们国家的一个耗能大户，所以我们需要对整个化工生产中的热量进行合理配置。

这对于节约能源和保护环境都有重要的意义强化传热技术是采用强化传热元件，对换热器的结构进行改进，从而提高传热效率同时提高余热利用率，以期达到最优生产目的先进技术。

换热器是保证石油化工生产和石油炼制的生产和加工过程能正常进行的重要设备之一。

石油化工生产过程中会有大量的余热产生，通过应用强化传热技术，使换热器在单位时间内，单位传热面积传递的热量达到最大量，这就可以高效回收生产过程中的余热，并且加以充分利用，达到循环利用资源的目的。

2.换热器强化传热的途径2.1理论依据根据总传热速率方程Q=KAΔt m可知，要想强化换热器的传热过程，我们可以从三个方面入手，提高传热系数K，提高传热推动力Δt m，增大传热面积A。

2.2换热器结构的改进2.2.1传热管的表面结构处理2.2.1.1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。

强化传热的方法1. 引言强化传热是指通过各种方法和技术提高传热效率和传热速率的过程。

在工程和科学领域中，传热是一个重要的研究方向，它涉及到能源利用效率的提高、设备性能的优化以及节能减排等方面。

本文将探讨几种常见的强化传热方法，包括换热器设计、传热表面改性、流动增强和相变传热等。

2. 换热器设计换热器是一种常用的传热设备，用于实现两种介质之间的热量传递。

通过优化换热器的设计，可以提高传热效率，减少能量损失。

以下是几种常见的换热器设计方法：2.1. 管束换热器管束换热器是一种常见的换热器类型，它由一组平行排列的管束组成。

为了增加传热面积，可以采用多层管束设计。

此外，可以通过增加管束的弯曲程度或采用螺旋形管束来增加流体的流动路径，从而增强传热效果。

2.2. 多层板式换热器多层板式换热器是一种紧凑型的换热器，具有较大的传热面积和较小的体积。

通过增加板间距和采用交错排列的板式结构，可以增强传热效果。

此外，还可以在板间设置流体分配器和流动阻力器，以优化流体的分布和流动状态，提高传热效率。

2.3. 螺旋换热器螺旋换热器是一种紧凑型的换热器，具有较高的传热效率和较小的压力损失。

螺旋换热器采用螺旋形的流道设计，可以增加流体的流动路径，增强传热效果。

此外，还可以通过调整螺旋角度和螺旋半径来改变流体的流动状态，进一步提高传热效率。

3. 传热表面改性传热表面的改性是一种常见的强化传热方法，通过改变传热表面的形态和性质，可以增加传热系数，提高传热效率。

以下是几种常见的传热表面改性方法：3.1. 翅片增强翅片增强是一种常用的传热表面改性方法，通过在传热表面上安装翅片，可以增加传热表面积，提高传热效率。

翅片的形状和尺寸可以根据具体需求进行设计，常见的翅片形式包括直翅片、弯曲翅片和扭曲翅片等。

3.2. 微细结构表面微细结构表面是一种通过在传热表面上制造微小的凹凸结构来增强传热效果的方法。

这些微细结构可以增加传热表面积，提高传热系数。