强化传热的方法技术原理应用及展望

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1、-8-强化传热的方法技术原理应用及展望院系：航空航天工程学部专业：热能与动力工程班级：14040201班姓名：郭庆学号：2011040402011指导教师：寇志海完成日期：2014年06月01号-8-摘要-2-一、强化传热的方法及原理-2-1、增大传热温差-3-2、扩大换热面积-3-3、提高传热系数-3-二、强化传热技术的分类-4-1、无功技术-4-2、有功技术-5-三、强化传热的应用-6-1、强化传热在发电厂的应用-6-1.1、冷凝器(凝汽器)-6-1.2、油水换热器-7-1.3、高压加热器-7-四、强化传热的展望-7-致老师的话-8--8-摘要在20世纪60年

2、代以前，对传热过程的研究重点集中揭示基本传递现象的规律。70年代的能源危机促进了强化传热技术的研究和发展。随着人类社会进入21世纪，传热学得到了飞速的发展。在现代科学技术的许多领域，如能源与动力、冶金与化工、材料与制冷、航空航天以及电子核能等，都涉及到加热、冷却和热量传递等问题。可以这样说，在我们的生活中只要有热的存在，都有传热问题。换热器是传热与换热中不可缺少的工艺设备，而且在金属消耗和投资方面也占有较大的比例。目前，能源危机越来越突出，能源的利用率是当前最为迫切的问题，开发新能源及余热回收显得特别重要。而在这些工作中，通常都要求采用有效的强化传热措施，以提高传

3、热量来减小换热器的体积和重量，提高热的利用率。可以说，研究各种传热过程的强化问题，设计新颖的紧凑式换热器，不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题，同时也是开发新能源和开展节能工作的紧迫任务。传热学的目的是研究热传播速率的问题，而强化传热研究的主要任务是改善、提高热传播的速率和效率，以达到用最经济的设备来传递规定的热量，或是用最有效的冷却来保护高温部件的安全运行，或是用最高的热效率来实现能源合理利用的目的。不同场合对于强化传热的具体要求各不相同，但归纳起来应用强化传热技术可达到下列任一目的：I、减小换热器的传热面积，以减小换热体积和重量；II、提高现有换热器的换热能

4、力；III、使换热器能在较低温差下工作；IV、减少换热器的阻力，以减少换热器的动力消耗。上述目的和要求是相互制约的，要同时达到这些目的是不可能的。因此，在采用强化传热技术前，必须首先明确要达到的主要目的和任务，以及为达到这一目的所能提供的现有条件，然后通过选择比较，才能确定一种合适的强化传热技术。一、强化传热的方法及原理在传热中，单位时间内的换热量Q与冷热流体的温度差Δt及传热面积A成正比，即Q=KAΔt式中，K为传热系数，是反映传热强弱的指标。从上式可以看出，增大传热量可以通过提高传热系数、扩大传热面积和增大传热温差3种途径来实现。-8-1、增大传热温差增大传热

5、温差的方法有两种：I、提高热流体的进口温度或降低冷流体的进口温度；II、是通过传热面的布置来提高传热温差。当传热面的布置使冷热流体同向流动时，其平均温差最小，当传热面布置成两种流体相互逆向流动时，其平均温差最大。增大传热温差经常受到生产工艺、设备条件、环境条件以及经济性等方面的限制。例如生产中被加热物料的温度是由生产工艺确定的，不能随意改变。加热或冷却物料的工质温度，虽然有一定的调整范围，但也不是任意的。采用逆流布置时，冷热流体的最高温度发生在换热器的同一端，使得该处的壁温特别高，对于高温换热器则受到材料高温强度的限制。2、扩大换热面积扩大换热面积是增加传热量的一

6、种有效途径。扩大传热面积以强化传热，并不是简单地通过增大设备体积来扩大传热面积，而是通过传热面结构的改进来增大单位体积内的传热面积，从而使得换热器高效而紧凑。采用扩展表面传热面是提高单位体积内传热面积最常用的方法。扩展表面传热已有多种形式，如肋片管、螺纹管、板肋式传热面等。采用小直径的管子，并实行密集布管，也可以提高单位体积内的传热面积，而且由于管径越小耐压越高，因此还可以使单位传热面积的金属消耗量降低。3、提高传热系数提高传热系数是增加传热量的重要途径，也是当前强化传热研究工作的重点内容。在换热器的管子壁厚比较小且没有结垢的情况下，换热器稳定运行时的传热系数K可

7、由下式近似计算：式中：α1———热流体与管子壁面之间的换热系数；α2———冷流体与管子壁面之间的换热系数；δ———管壁的厚度；λ———管材的导热系数。-8-对于金属传热管，由于导热系数λ很大，管壁厚度很小，上式中δ/λ这一项常可忽略不计，这时传热系数的计算式为：　　由上式可以看出，提高K值可以通过提高α1和α2来实现。同时当α1和α2相差较大时，K值主要由较小的那个换热系数决定，这表明提高较小的那个换热系数对强化传热是十分有利的。二、强化传热技术的分类上述强化传热的3种途径,即3种强化传热方法。若从强化的传热过程来分，可分为导热过程的强化、单相对流传热过程的强化、

8、沸腾传热过