强化传热 文献综述.doc

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1、华北电力大学研究生结课作业学年学期：2014—2015第二学期课程名称：强化传热学生姓名：学号：提交时间：2015.3.26强化传热文献综述摘要：研究各种传热过程的强化问题来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，因而研究和开发强化传热技术对于发展国民经济的意义是十分重要的。本文主要总结了管内强制对流换热和强制对流沸腾换热、管束中强制对流换热、大容器沸腾换热和凝结换热的强化方法。以及管壳式换热器和管内置扰流元件的强化传热的研究进展。关键词：强化传热；粗糙表面法；扩展表面法；扰流元件；机械强化法;静电场法引言

2、T质的流动和传热在动力、核能、制冷、化工、石油乃至航空、火箭和航空等工业中是常见的。这些工业的换热设备屮广泛存在着备种传热问题。以动力工业屮的火力发电厂为例,蒸汽锅炉木身就是一个大型复杂换热面。燃料在炉膛屮燃烧生产的热量,需要丿应用多种传热方式，通过炉膛散热瓯、对流蒸发受热面、过热器及省煤器加热工质，是工质汽化、过热成为能输往蒸汽轮机的符合要求的过热蒸汽。此外，在锅炉尾部还装有利用排出烟气加热燃烧所需空气的空气预热器。在电厂的热力系统屮还装有各式给水加热器、熬汽凝结器、燃油加热器等。在这些设备屮也都存在各种备样的传热问题。换热器的合理设计、运转和改进对于节省资金、能源、金属

3、和空间而言是十分重要的。1强化传热的目的和意义1.1目的减小初设计的传热面积，以减小换热器的体积和重量；提高现有换热器的换热能力；使换热器能在较低温差下工作；减少换热器的阻力，以减少换热器的动力消耗。1.2意义研究各种传热过程的强化问题来设计新颖的紧凑式换热器,不仅是现代工业发展过程屮必须解决的课题，同时也是开发新能源和开展节能T作的紧迫任务，因而研究和开发强化传热技术对于发展国民经济的意义是十分重耍的。2换热器中强化传热的途径及分类2.1途径:增加平均传热温差；扩大换热面积；提高传热系数。2・2分类从被强化的传热过程来分，可分为导热过程的强化、单相对流换热过程的强化、沸腾

4、传热过程的强化、凝结传热过程的强化和辐射传热过程的强化。从提高传热系数的各种强化传热技术来分，可分为有功技术和无功技术两类。有功强化传热技术包括：机械强化法、振动强化法、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、装置强化元件法和加入扰动流体法等。3提高传热系数来强化传热的技术3・1单相流管内强制对流换热的有效强化方法使管内流体发生旋转运动。流体发生旋转可是贴近壁瓯的流体速度增加，同时还改变了整个流体的流动结构。在采用各种有效的使流体旋转的措施后，增加了旋转流体的流动路径，加强了边界层流体的扰动以及边界从流体和主流流体的混合，因而使传热

5、过稈得以强化。具体可行的方法有：在管内插入各种可使流体旋转的插入物，诸如纽带、错开纽带、静态混合器、螺旋片以及螺旋线圈等；在管子内壁上开设内螺纹；采用滚压成型的螺旋槽管和在管壁上带螺旋内肋片的内肋管。3.1.1扭带插入管内的扭带和流体相互作用会引起旋转流体屮生成复杂的二次流漩涡现象。同时还会出现边界层屮流动缓慢的流体和流核区流体相互混合的现象。这些现彖无疑将使流动阻力增大。我们将这一-附加阻力增量称为旋转流体的漩涡流动损失。管内插入扭带以强化传热的方法存在一定的缺点。当换热器管了屮采川插入扭带的方法来强化传热过程屮，常须消耗大量钢板。此外当Re数增大时，采用扭带插入物的强化

6、传热效果将减小。再者，扭带插入管了后，将管了通道分隔成两部分。当这种管了用于脏流体时，易造成管了堵塞。3・1・2螺旋片和螺纹槽管在管内插入螺旋片和采用压制而成的螺纹槽管以强化传热，就可以改进这些缺点。螺旋片的宽度h和螺纹槽管的螺纹高度比管了内育径小得多，所以制造所需金属最要比纽带少得多。螺旋片插入物和螺纹槽管的强化传热机理，是同时应•用了使流体旋转和使流体周期性地在螺旋凸出物区域受到扰动的原理来强化传热，所以能保持校高的传热强度。对插有纽带管了的紊流强度分布进行的测定表明，管屮近壁区的紊流强度较弱。因而，要强化传热主要应使这一区域中的流体发生旋转，以增加其紊流强度而不需使全

7、部流体旋转。纽带的作用是使全部流体旋转，因而阻力较大。流体在插有螺旋片的管了和螺纹槽管屮流动时，流体的旋转主要发生在强化传热所需要扰动的近舉区域。因而与插有纽带的管了相比，在高雷诺数时,这两种管了能在低阻力损失情况下，保持和插有纽带管相近的传热效果。3.13螺旋线圈或静态混合器在管内插入螺旋线圈或插入静态混合器也可有效地增强传热效果。螺旋线圈由直径为3mm以下的铜丝或钢丝按一定节距绕成。将金属螺旋线圈插入并固定在管内，即可构成一种强化传热管。静态混合器是由一系列串联布置的左、右扭转180度的短扭转元件纟R成。毎一原