第9章 单相对流换热
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强化单相对流换热的一般理论指导原则单相对流换热是一种对物体进行热力学分析时非常重要的技术。
它通常用于分析过程换热和机械性能等方面,以确定材料各种特性。
由于其广泛的应用,人们研究和开发了一些换热增加效率的方法,称为强化单相对流换热。
强化单相对流换热涉及到多种技术,包括热交换器的设计,有效利用表面的孔隙或增加表面蒸发或蒸发反应,使用吹送气体,改变温度差大小,使用低热传导材料,采用混合气体,改变流体动力学条件和改变传热系数大小等。
在这些技术的基础上,人们已经形成了一些对于强化单相对流换热技术发展的总体指导原则。
首先,在强化换热过程中,需要考虑到物理热传导和热传递过程,因此在选择和设计热交换器时,应选择具有足够固体热传导能力的材料,可以有效地实现换热。
如果选择了低热传导性材料,则不利于提高换热效率。
其次,不同换热器的使用也会影响换热效率。
选择不同的换热器类型有助于提高换热效率,例如,流体的流动强化的管壳反应换热器可以有效地提高换热效率。
第三,流体的动力学条件也是影响换热效率的一个重要因素。
例如,在改变流速时,可以调节换热效率,降低流速可以降低换热效率,增加流速可以提高换热效率。
第四,热传递表面也是影响换热效率的一个重要因素。
改变表面结构,增加表面的孔道或增加表面的蒸发或蒸发反应等,都可以提高换热效率。
第五,碳氢化物的浓度也会影响换热效率,过高或过低的浓度都会降低换热效率。
最后,温差是影响换热效率的重要因素。
温差越大,换热效率越高,温差越小,换热效率越低。
以上是强化单相对流换热的一般理论指导原则,借此可以有效地提高换热效率。
希望这些指导原则对于技术研究和工程应用会有所帮助。
强化单相对流换热技术研究进展近年来,由于能源短缺和环境保护的压力日益增大,对于能源的有效利用和节约成为了热工研究的热点问题之一、在众多能源利用技术中,热传递技术被广泛应用于工业生产、建筑空调、核电站等领域。
在传统的热交换器中,由于传热管路的相对布局折流和换向导致压力损失,降低了传热效果,同时也增加了制造难度和成本。
为了克服这些问题,强化单相对流换热技术应运而生。
首先,在强化单相对流换热技术的研究方面,研究人员通过改变管道的布置形式来改善传热效果。
例如采用错位排列的螺旋通道结构,可以实现流体在管内的旋转,增加流体表面与管壁的接触面积,从而提高传热效果。
此外,还有一种多流路对流换热器,即将传热液体分流至多个平行流通的通道中,在保证流体流速的情况下,进一步增加了流体与管壁的接触面积,提高了传热效率。
其次,在传热性能的提升方面,研究人员还通过改变流体的流动状态来实现。
相比于传统的强制对流方式,自然对流方式具有低压降、低噪声、节能等优点。
通过改变流体与换热器之间的传热方式,如采用导热油和高分子溶液等媒体代替水,可以在保证换热效果的同时,减小流体的流动阻力,提高传热效率。
第三,研究人员还通过改变换热器的几何结构来优化传热性能。
如采用微小尺寸管道或将管道加工为波纹状,可以增加单位面积内的传热面积,从而提高传热效果。
此外,还可以通过优化流体入口和出口的设计,增加流体的流速,提高传热效果。
最后,在辅助技术方面,研究人员还通过加强换热器与其他设备的配合,进一步提高传热效率。
例如在核电站中,可以通过将换热器与核反应堆或蓄热器等设备结合,实现余热的回收利用;在工业生产中,可以通过连续换热技术,使废热在多个换热器之间传递,提高能量的利用率。
总之,强化单相对流换热技术在传热领域具有广阔的应用前景。
通过改变传热器的结构和流体的流动方式,可以大幅度提高传热效率。
目前,国内外学者们还在深入探索和实验中,以更高效、更节能的强化单相对流换热技术为目标,为相关领域的发展做出更大的贡献。
5105Re ×<:const E.Pohlhausen ,1921)关联式:xu ∞=Re ;Pr Re 332.0315.0精确解n三、横掠管束(Flow across tube banks)管壳式换热器中流体绕流管束汽车拖拉机冷却水箱中空气绕流管束空调器中流体在蒸发器或冷凝器中绕流管束1、流动和换热情况顺排、叉排In-line tube rowsStaggered tube rows后几排管子的表面传热系数是第一排的1.3~1.7倍顺排、叉排:层流310Re <后半周涡旋流前半周层流:;102~105Re 52××=:紊流5102Re ×>2、表面传热系数的计算关联式茹考思卡斯(Zhukauskas )关联式:N pw f f n f f S S C Nu ε⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛=2125.036.0Pr Pr Pr Re N ε—管排数影响的校正系数5006.010216≤<×≤≤f f Pr Re 适用范围:fw t t 、定性温度:特征长度: 管外径DS 1/S 2—相对管间距s 1§6-3 自然对流换热一、概述静止的流体,与不同温度的固体壁面相接触,热边界层内、外的密度差形成浮升力(或沉降力)导致流动tg g f f B ∆=−=αρρρ )(固体壁面与流体的温差是自然对流的根本原因Natural Convection Heat Transfer层流:810Pr Gr <湍流:1010Pr Gr >过渡区:10810Pr Gr 10<<自模化现象:在常壁温或常热流边界条件下,达到旺盛紊流时,h x 将保持不变,与壁面高度无关x u u ⎜⎜⎝⎛+∂∂ρu ⎜⎜⎝⎛∂∂ρ湍流换热(BaileyNu=x湍流换热(Vliet .0==x x xh Nu λ四、有限空间中的自然对流换热有限空间自然对流换热:热由封闭的有限空间高温壁传到它的低温壁的换热过程靠近热壁的流体因浮升力而向上运动,靠近冷壁的流体则向下运动有限空间中的自然对流换热是热壁与冷壁间两个自然对流过程的组合扁平矩形封闭夹层竖壁夹层水平夹层倾斜夹层(1)夹层厚度δ与高度H 之δ/H 比较大(大于0.3),冷热两壁的自然对流边界层不会互相干扰。