515.3.7平均温度差Δtm的计算对只有一侧流体变温的情况，那么无逆流和并流之分饱和蒸汽〔热流体〕冷凝，冷流体无相变T1T2t2t1并流T1T2t2t1逆流
525.3.7平均温度差Δtm的计算热流体无相变，饱和液体〔冷流体〕沸腾T1T2t2t1并流T1T2t2t1逆流
535.3.7平均温度差Δtm的计算5.3.7.3复杂流动Δtm的计算根本概念：管程：流体在换热器管内流动壳程：管束与换热器壳体之间的空隙流体通过换热器时只流过一个管程，称为单管程；假设依次流过多个管程，称为多管程；单壳程、多壳程的概念与之类似，多壳程换热器相当于多台换热器串联。单管程单壳程
545.3.7平均温度差Δtm的计算双管程单壳程×··×四管程×··××·×·
555.3.7平均温度差Δtm的计算〔1〕简单折流〔单壳程多管程的流动，壳程无折流挡板〕换热器中的管子总数不变，总传热面积不变，在封头中设置隔板改造成多管程；每一管程中的管数减小；如下表将单管程改为双管程一些参数的变化情况：单管程多管程总管数nn每程管数nn/2管内流速总传热面积
565.3.7平均温度差Δtm的计算简单折流：1-2折流、1-4折流、1-6折流、1-3折流都称为简单折流〔一边流体反复作折流，另一边流体只沿一个平行方向流动，使两边流体间有并流与逆流交替出现〕。对于有折流的情况，平均温度差的计算较复杂，如1-2折流时的温度差的计算式：思考：假设图5-18中热流体为饱和蒸汽冷凝，那么〔T1=T2=T〕
575.3.7平均温度差Δtm的计算〔2〕错流〔壳程装有圆缺形档板的流动〕两流体流动方向互相垂直。假设α2↓，K↓，为提高α2↑，使K↑，可设法使u2↑，同时迫使流体按规定的路径屡次横向流过管束，增大湍动程度〔在较低的Re，Re>100即可到达湍流〕。〔3〕复杂折流〔多管程、多壳程〕实际上，工业换热器并不一定都是逆流或并流，许多情况下采用折流、错流等复杂的流动，复杂流动的Δtm按下式计算式中
585.3.7平均温度差Δtm的计算讨论：〔1〕单管程改为多管程，壳程增加折流挡板，虽然能提高传热效果，但同时也增大了流动阻力；〔2〕对一侧有相变的情况，饱和液体沸腾P→0，R→∞；饱和蒸汽冷凝R→0；由ψ~R、P关系图可知，ψ=1，其对数平均推动力均按逆流计算，无需进行温差校正；〔3〕一般ψ<1，当ψ<0.8时，由图可知P的微小变化〔t变化引起的〕使ψ急剧变化〔特别是下降的情况〕，导致Δtm大大降低，造成传热操作极不稳定，因此设计换热器时应使之ψ>0.8，否那么经济上不合理、操作温度略有变动，ψ↓↓，操作不稳定；思考：提高ψ的方法？
595.3.7平均温度差Δtm的计算改用多壳程：单壳程：R=2.0，P=0.3时，ψ=0.86多壳程：R=2.0，P=0.3时，ψ=0.97因此，要增大温差校正因子，可以增加壳程数。〔4〕假设蒸汽冷凝于壳程，由于蒸汽本身的对流给热系数很大，所以壳程安装挡板的距离比一般的换热器要大，且挡板间应有冷凝水的排放口。
605.3.8壁温的计算对于稳定传热过程热流体侧传热面积冷流体侧传热面积平均传热面积
615.4对流给热与对流给热系数5.4.1对流给热系数的影响因素〔1〕引起流动的原因：自然对流和强制对流自然对流：流体内温度不同，导致密度差异，热流体上升，冷流体下降，由于流体温度不同而使流体流动的传热过程，称为自然对流给热。强制对流：由外力作用〔输送机械〕使流体流动而传热，称为强制对流给热。α强制对流>>α自然对流〔2〕流体流动形态流体传热热阻主要集中在层流底层中。对层流而言，整个流体均处于层流状态；而湍流流体中只有层流底层处于层流状态；所以湍流情况下传热效果大于层流状态，且湍动程度越大，层流底层越薄，对流给热系数越大。α湍流>>α层流
625.4.1对流给热系数的影响因素〔3〕流体的性质影响对流给热过程的性质主要有：比热、导热系数、粘度、密度等。如粘度大，流动阻力大，湍动程度差，传热效果差；导热系数大，层流底层中热阻小。一般比热大、导热系数大、密度大、粘度小对传热有利。〔4〕传热面形状、大小、位置及流通截面，是否发生相变等流通截面及形状〔圆管、套管环隙、翅片管、单管、管束、板、弯管〕管子排列方式〔三角形、正方形〕位置〔水平、垂直〕大小〔短管、长管〕相变〔无相变、沸腾、冷凝〕
635.4.1对流给热系数的影响因素补充：自然对流环流流速流动的推动力为密度不同引起的静压差，那么液体的密度随温度变化的关系式如：紧靠壁面处密度（温度高时）ΔT=T'-T体积膨胀系数
645.4.1对流给热系数的影响因素自然对流的强弱与加热面的位置密切相关。水平加热面的上部有利于产生较大的自然对流(如图a所示)，故房间采暖用的加热器应尽量放在下部；水平冷却面的下部有利于产生较大的自然对流(如图b所示)，故剧场的冷气装置应放在剧场上部。热平板图a水平加热面的对流情况冷平板图b水平冷却面的对流情况
655.4.2因次分析在对流给热中的应用〔1〕获得给热系数的方法①分析法：对描写某一类给热问题的偏微分方程及其定解条件进行数学求解，获得特定问题的温度场，从而获得给热系数和传热速率的分析解。②数值法：数值求解法是将给热的偏微分方程离散化，用代数方法进行求解而得到给热系数和给热速率的方法。③实验法：通过实验来获得不同情况下的给热计算式〔常为关联式或经验式〕。为减少实验工作量，提高实验结果的通用性，应当在量纲分析的指导下进行；即对某一类给热问题，将影响给热系数的因素用量纲分析归纳成几个无量纲的特征数，以减少变量数目，再用实验确定这些特征数之间的具体关系。
665.4.2因次分析在对流给热中的应用〔2〕因次分析在对流给热中的应用根据前面的分析可知，影响对流给热系数的因素有〔无相变〕：〔1〕流体物性：μ、ρ、λ、cp〔2〕流动状态：u〔3〕传热面特征尺寸：l〔4〕自然对流：βΔTg〔视为一个变量，相当单位质量流体由于温度不同所产生的浮力〕所以对流给热系数是以上七个变量的函数：令
675.4.2因次分析在对流给热中的应用对SI制根本量纲有七个，在此关系有涉及到四个量纲，包括长度L、质量M、时间T、温度Θ；所以关联式中各变量的因次分别为：（W•m-2•℃-1）（Pa•s）（kg•m-3）（W•m-1•℃-1）（m）（J•kg-1•℃-1）（m•s-1）（m•s-2）
685.4.2因次分析在对流给热中的应用把以上因次代入关联式根据因次一致性原那么：解得：
695.4.2因次分析在对流给热中的应用令：努塞尔特准数，反映对流与纯导热时传热能力的比值；雷诺准数，惯性力与粘性力的比值，表征流体流动型态对对流给热的影响；强制对流时影响显著，自然对流时影响微小；
705.4.2因次分析在对流给热中的应用普朗特准数，反映流体物性对对流传热的影响；液体Pr>1，气体Pr<1接近1；格拉斯霍夫准数，反映自然对流对对流传热的影响。根据以上定义可以得到最终的关联式：讨论：①根据不同的对流给热过程，由实验确定系数K及指数f、e、g值；如强制对流、自然对流、沸腾给热、冷凝给热等；②强制对流时，Gr一般可忽略，即Nu=f(Re,Pr)自然对流时，Re一般可忽略，即Nu=f(Pr,Gr)③由实验条件所限，得到Nu=f(Re,Pr,Gr)关联式应注意应用范围；
715.4.2因次分析在对流给热中的应用④由于流体在传热过程中存在传热边界层，所以冷流体从t上升到tW，热流体从TW降为T；故对冷、热流体的物性应分别取(t+tW)/2、(T+TW)/2查取或计算；当壁温的计算需要确定对流给热系数〔α未知需试差〕，工程上为计算方便一般取流体主体的平均温度来查取或计算；这个确定物性参数数值的温度称为定性温度。有些情况下，定性温度不一定取进出口的平均温度，如取膜温〔进出口平均温度与壁温的平均值〕；所以要注意关联式对定性温度的说明和要求；⑤定性尺寸〔特征尺寸〕根据不同传热面而不同，它是代表传热面几何特征的长度量，是直接影响对流给热过程的几何尺寸；如大空间内加热面垂直高度为定性尺寸，圆管定性尺寸为直径，非圆管定性尺寸为当量直径；⑥Nu=f(Re,Pr,Gr)适用于无相变的对流给热。
725.4.2因次分析在对流给热中的应用总之，对流传热是流体主体中的对流和层流底层中的热传导的复合现象。任何影响流体流动的因素〔引起流动的原因、流动型态和有无相变化等〕必然对对流传热系数有影响。下面分四种情况来讨论对流给热系数的关联式，即：①强制对流时的给热系数；②自然对流时的对流给热系数；③蒸汽冷凝时的对流给热系数；④液体沸腾时对流给热系数；
735.4.3强制对流时的对流给热系数强制对流情况下，Gr对α的影响较小，一般可以忽略，所以其中C、m、n由实验测定。5.4.3.1流体在管内作强制对流的α〔1〕流体在圆形直管内作强制湍流时的α①低粘度〔粘度<2倍常温水的粘度〕的液体和气体或流体被加热时n=0.4流体被冷却时n=0.3
745.4.3强制对流时的对流给热系数上式的应用范围及条件：a、Re>104，流动是充分湍流；b、Pr=0.6~160，一般流体皆可满足；c、μ<2μ水的液体及气体；d、l/d>50，即进口段占总长的很小一局部，管内的流动是充分开展的。假设l/d<50，那么α'=f1α，f1=〔l/d,Re〕。e、Nu、Re中的特征尺寸l取d内。f、流体物性参数按定性温度tm=(t1+t2)/2取。液体Pr>1，被加热：t↑，μ↓，u↑,δb↓,α↑，n=0.4;被冷却：t↓，μ↑，u↓,δb↑,α↓，n=0.3;气体Pr<1，被加热：t↑，μ↑，u↓,δb↑,α↓，n=0.4;被冷却：t↓，μ↓，u↑,δb↓,α↑，n=0.3;对于气体，t↑，μ↑，λ↑，Pr根本不变，对空气或其他对称双原子气体，Pr≈0.72，Nu=0.02Re0.8
755.4.3强制对流时的对流给热系数②高粘度的液体：假设流体平均温度与壁温相差较大或高粘度流体，应对粘度进行校正：上式的应用范围及条件：a、Re>104；b、Pr=0.6~160；c、特征尺寸l取d内；d、流体物性参数按定性温度tm=(t1+t2)/2取；e、用tWm=(tW1+tW2)/2求μW；f、不适用于液态金属。一般情况下，由于壁温是未知的，应用上式须试差。但在工程计算中，也可取以下近似值：液体被加热液体被冷却
765.4.3强制对流时的对流给热系数〔2〕流体在圆形直管内作强制层流时的α①Gr<25000，自然对流的影响可以忽略此式适用范围及条件：Re<2300，Gr<25000，0.610〔不适用于管长很长的情况〕，特征尺寸取d内；定性温度取tm=(t1+t2)/2，用tWm=(tW1+tW2)/2求μW。②当Gr>25000时，自然对流对强制层流α的影响不能忽略，应乘以校正系数：注意：层流时α很小，从而K也很小，因此在换热器设计中尽量防止在层流条件下传热。
775.4.3强制对流时的对流给热系数〔3〕圆形直管内强制过渡状况时的α当Re=2000~10000的过渡状态时，因湍动不充分，层流底层较厚，热阻大，α比湍流时小，作为粗略估计，可用Re>104的公式算出Re>104值，然后乘以校正系数f2〔4〕圆形弯管内作强制对流时的α流体在弯管内流动时，由于离心力的作用，扰动加剧，使对流给热系数加大。弯管中的给热系数直管中的给热系数管内径弯管轴的曲率半径
785.4.3强制对流时的对流给热系数〔5〕非圆形直管内作强制对流时的α①用上述关联式，但式中的d要用代替de②采用专用的关联式如对套管环隙，用水和空气等进行实验，得到关联式为：这种方法简便，但计算结果不够准确。适用条件：Re=12000~220000，d1/d2=1.65~17，特征尺寸为de，定性温度取tm=(t1+t2)/2。也可计算其他流体在环隙中作强制湍流时的α。
795.4.3强制对流时的对流给热系数5.4.3.2流体在管外作强制对流时的α〔1〕流体垂直流过单根管的α〔2〕流体横向流过管束的αC1、C2和n的值见表5-11。上式的适用范围及约束条件：a、Re=5000~7000和x1/d=1.2~5，x2/d=1.2~5；b、特征尺寸取管外径；c、定性温度tm=(t1+t2)/2;d、流速取各排最窄通道处的流速。由于各列的α不同，可按下式求出整个管束的平均α：
805.4.3强制对流时的对流给热系数〔3〕流体在列管换热器管间〔装有折流挡板〕流过的αa、查图5-30；b、当Re=2000~106时适用条件：Ⅰ、换热器管间装有割去25%〔面积〕的圆缺形折流挡板；Ⅱ、Re=2000~106；Ⅲ、定性温度tm=(t1+t2)/2;Ⅳ、tWm=(tW1+tW2)/2求μW；Ⅴ、特征尺寸de〔根据管束排列方式而定〕;Ⅵ、管外的流速根据流体流过的最大截面积S计算。
815.4.3强制对流时的对流给热系数〔4〕流体在列管换热器管间无折流挡板的α用管内强制对流的公式计算，但要将式中管内径改为管间当量直径。〔5〕液体在有搅拌器的容器中的对流传热系数α容器直径搅拌器直径搅拌器转速搅拌雷诺数传热壁面m值容器夹套内壁蛇管外壁C值涡轮式平桨式推进式2/30.620.360.540.621.010.870.83
825.4.3强制对流时的对流给热系数5.4.3.3提高对流给热系数α的途径〔1〕从层流转变为湍流时，Re↑，α↑，应力求使流体在换热器中到达湍流流动；〔2〕圆形直管时，u总费用经常费投资费费用u最适宜（3）列管换热器管间加折流挡板时，设置折流板时u或de对α都有显著作用〔4〕在管内加麻花铁或选用螺纹管均能使湍动程度提高，α↑，但能耗↑。
835.4.4流体作自然对流时的对流给热系数自然对流时α的大小和流体的物性、传热面的大小、形状、位置及传热面与流体间的温度差都有关系，情况复杂，仅限于讨论大空间〔指边界层不受干扰〕的自然对流。给热的特征数普遍关联式为：Nu=f(Gr,Pr)，在一定范围内可用幂函数表示适用范围及条件：①大容积〔大空间〕的自然对流；②定性温度取膜温t膜=(tw+tm)/2;③特征尺寸l：水平管取外径，垂直管取管长，垂直板取板高；④Δt=tw-t。或
845.4.5蒸汽冷凝时的对流给热系数〔1〕蒸汽冷凝对流传热过程的热阻如果加热介质是饱和蒸汽，当饱和蒸汽和低于饱和温度的壁面接触时，蒸汽将放出潜热并冷凝成液体，冷凝对流传热过程的热阻几乎全部集中在冷凝液膜内。这是蒸汽冷凝对流传热过程的一个主要特点。设法减小液膜厚度就是强化冷凝对流传热的有效措施。如果加热介质是过热蒸汽，且tw>ts时，那么壁面上不会发生冷凝现象，蒸汽和壁面间进行的是一般对流传热，此时热阻将集中于壁面附近的蒸汽层流底层中。蒸汽的导热系数比冷凝液的导热系数小得多，故饱和蒸汽冷凝对流传热系数远大于过热蒸汽的对流传热系数。因此，工业上通常使用饱和蒸汽作为加热介质，其原因有两个：一是饱和蒸汽有恒定的温度，二是它有较大的对流传热系数。
855.4.5蒸汽冷凝时的对流给热系数〔2〕膜状冷凝和滴状冷凝膜状冷凝：冷凝液能够润湿壁面并形成一层完整的液膜向下流动。此种冷凝壁面上始终覆盖着一层液膜，蒸汽冷凝时放出的潜热只能以导热的形式通过液膜后才能传给壁面。因此膜状冷凝的热阻较大。滴状冷凝：假设蒸汽中混有油脂类物质，或者壁面被油脂沾污时，冷凝液不能全部润湿壁面，而是结成滴状小液珠从壁面落下，重又露出新的冷凝面，这种冷凝称为滴状冷凝。实验结果说明，滴状冷凝α的比膜状冷凝的α大几倍甚至几十倍。但是滴状冷凝在工业上没有现实意义，难以实现，在工业上遇到的冷凝过程大多数是膜状冷凝。
865.4.5蒸汽冷凝时的对流给热系数〔3〕蒸汽冷凝时的α①理论推导特征尺寸H取管长或板高，冷凝潜热r按饱和温度取，其余物性按液膜平均温度tm=(tw+ts)/2取。推导上式的条件：冷凝液膜为层流；蒸汽u=0，对液膜无摩擦阻力；冷凝潜热以热传导方式通过液膜；冷凝液物性为常数。平均b、单根水平管外a、垂直管外或垂直板侧
875.4.5蒸汽冷凝时的对流给热系数②实验结果a、垂直管外或垂直板侧使用范围及条件：特征尺寸H取管长或板高；冷凝液膜为层流，Re<1800；冷凝潜热r按饱和温度ts取；其余物性按液膜平均温度tm=(tw+ts)/2取。判断时Re怎么求？
885.4.5蒸汽冷凝时的对流给热系数M=ms/b单位长度润湿周边上冷凝液的质量流量也称冷凝负荷。冷凝准数
895.4.5蒸汽冷凝时的对流给热系数冷凝液膜为湍流，Re>1800计算步骤：假设为层流计算ReRe<1800，所求α有效Re>1800，
905.4.5蒸汽冷凝时的对流给热系数b、单根水平管外实验结果和理论推导公式所得结果根本相符在其它条件相同时一般L>>do，α垂直<α水平。结论：工业冷凝器通常都是卧式的，但蒸发器都是立式的，这是蒸发器特点本身要求的。c、水平管束外错排的在垂直方向上的管数小于直排在垂直方向的管子数，α错排>α直排
915.4.6液体沸腾时的对流给热系数对液体加热时，液体内部伴有液相变为气相产生汽泡的过程称为沸腾。按设备的尺寸和形状可分为：大容积沸腾：传热面沉浸在无强制对流液体中发生的沸腾现象。管内沸腾：流体在一定压差下流过加热管发生沸腾现象，沸腾过程受液体流速的影响，且沸腾产生的气泡无法脱离流体而随流体一起流动，形成复杂的气液两相流。管内沸腾的传热机理比大容器沸腾复杂得多。根据沸腾温度分为：过冷沸腾：液体主体温度低于相应压力下的饱和温度。饱和沸腾：液体主体温度到达或高于饱和温度。
925.4.6液体沸腾时的对流给热系数〔1〕沸腾现象过热度平均温度饱和温度汽泡就是在加热面上凹凸不平的点上形成，这种点称为汽化核心。无汽化核心那么汽泡不会产生，汽化核心与传热面粗糙度、氧化情况、材料性质及其不均匀性质等多因素有关。由于汽泡生成和脱离，对近壁处的液体层产生强烈搅动，降低了热阻，从而使液体沸腾时的α比无相变时的α大得多。α沸腾>>α无相变
935.4.6液体沸腾时的对流给热系数如下图，以常压水在大容器内沸腾为例，说明t对的影响：①t很小时，仅在加热面有少量汽化核心形成汽泡，长大速度慢，所以加热面与液体之间主要以自然对流为主。t<5C时，汽化仅发生在液体外表，严格说还不是沸腾，而是外表汽化。此阶段，较小，且随t升高得缓慢。②25C>t>5C时，汽化核心数增大，汽泡长大速度增快，对液体扰动增强，对流传热系数增加，由汽化核心产生的汽泡对传热起主导作用，此时为核状沸腾。Δt自然对流核状沸腾膜状沸腾
945.4.6液体沸腾时的对流给热系数③t>25℃进一步增大到一定数值，加热面上的汽化核心大大增加，以至气泡产生的速度大于脱离壁面的速度，气泡相连形成气膜，将加热面与液体隔开，由于气体的导热系数较小，使降低，此阶段称为不稳定膜状沸腾。t>250C时，气膜稳定，由于加热面温度高，热辐射影响增大，对流传热系数增大，此时为稳定膜状沸腾。工业上一般维持沸腾装置在核状沸腾下工作。从核状沸腾到膜状沸腾的转折点称为临界点〔此后传热恶化〕，对于常压水在大容器内沸腾时临界点为tc=25C。Δt自然对流核状沸腾膜状沸腾
955.4.6液体沸腾时的对流给热系数〔2〕影响沸腾传热的因素①液体和蒸汽的性质，主要包括外表张力、μ、λ、cp、r、ρL、ρV等；②操作压力和温度差；③加热外表的粗糙情况和外表物理性质。
965.5传热过程的强化几种传热过程对流给热系数的比较：α相变>α无相变，α强制>α自然，α湍流>α层流，α水平>α垂直，α错排>α直排，α滴状>α膜状，α核状>α膜状由可知主要从以下几方面来强化传热过程：5.5.1增大传热面积传热面增大，传热量增大，设备体积增大，投资费用增大，这种方法是一种简单的强化传热方法，即换一台同样型式但传热面面积大的换热器。另一种方法是增大单位体积换热器的传热面积，如在管外增加螺旋翅片，以增加传热面积。
975.5.2增大传热推动力逆流的推动力大于并流，可以将并流换热器改为逆流换热器。生产实际中传热温差往往受到客观条件〔如蒸汽压力、气温、水温等〕与工艺条件〔如热敏性物料、冰点等〕的制约，不能随意变动。因此利用提高对数平均温度差〔总传热推动力〕来强化传热过程的方法不方便且在传热推动力中四个温度一般只有换热介质的出口温度或可以由设计者确定〔经验设计、优化设计〕，且：
985.5.3减小传热阻力，增大传热系数〔1〕减小污垢热阻的方法有：①停车除垢；②在流体中加热阻垢剂。总传热阻力管内污垢热阻管外污垢热阻管外流体对流给热阻力管内流体对流给热阻力间壁导热阻力
995.5.3减小传热阻力，增大传热系数〔2〕增大对流给热系数的方法主要有：①增大流体的流速流速增大，流体的湍动程度提高，层流底层厚度减小，对流传热阻力减小，对流给热系数增大，如圆形直管管内湍流时：单管程改为双管程，流速加倍或流量增加一倍。②增强流体的湍动、扰动程度流体在管内的流速不变，但增加管内壁粗糙度或在管内增加麻花铁、金属卷片等添加物，增强管内流体的扰动，减小层流底层厚度，从而增大对流给热系数；在管外壁装翅片或管外即壳程安装挡板增强管外流体的扰动，增大管外流体的对流给热系数。
1005.5.3减小传热阻力，增大传热系数③在流体中添加固体颗粒一方面，固体颗粒的扰动与搅拌作用，增加流体的对流给热系数，另一方面，固体颗粒不断撞击管壁降低了污垢层的形成和增长。④在气体中喷入液滴气体传热能力低，当液滴落于管壁上时，气相传热转变为液膜传热，而液膜传热强度高促使传热过程得到强化。讨论：以上措施孤立起来看是可以强化传热过程的，但实际应用中应具体问题具体分析;〔1〕假设污垢结垢严重，Rs1、Rs2很大时，强化传热首先应进行除垢；
1015.5.3减小传热阻力，增大传热系数（2）若结垢不严重，污垢热阻可以忽略时，如新设备间壁的导热热阻较小，与流体的对流热阻相比可忽略时若α2>>α1，如用蒸汽冷凝加热管内流体，则：此时增大传热系数的措施应设法提高α1，而不应去提高α2；反之亦然；假设α1≈α2，要强化传热，必须同时增大α1和α2，否那么只增加一侧流体的对流给热系数，强化效果均不明显。
1025.5.3减小传热阻力，增大传热系数〔3〕对相变一侧的流体对流给热系数很大，再提高其对流给热系数对强化传热已没有多大作用；结论：间壁两侧流体传热，由对流、导热五个步骤串联而成，因此传热过程速率受五个步骤中传热速率最慢的所控制，即受热阻最大的步骤所控制；要强化传热过程，必须减小热阻最大的传热过程的传热阻力，增大给热系数。
1035.5.4沸腾给热过程的强化〔1〕沸腾给热中，汽泡产生与运动情况影响极大；粗糙的加热面能提供更多的汽化核心，当粗糙度到达一定程度后，对沸腾传热强化不再有影响，铜外表用机械方法或腐蚀的方法使之粗糙，给热系数提高80%；〔2〕液体的外表张力小，容易脱离传热面，在沸腾液体中加热少量添加剂〔如丙酮、乙醇、甲基乙基酮等〕改变液体外表张力，可提高给热系数20~100%;〔3〕过热度越大，核状沸腾速率越大；〔4〕沸腾压力增大，核状沸腾速率增大；〔5〕尽量保持核状沸腾，防止膜状沸腾。
1045.5.5冷凝给热过程的强化饱和蒸汽冷凝时，热阻主要集中在冷凝液膜内，液膜的厚度及其流动状况是影响冷凝传热的关键；所以，冷凝传热的强化要设法破坏冷凝液膜。〔1〕蒸汽的选择在所有的物质中水蒸汽的冷凝给热系数最大，一般为104左右，而某些有机物蒸汽的冷凝传热系数可低至103以下。〔2〕不凝性气体的排放实验证明：当蒸汽中含空气量达1%时，对流给热系数下降60%左右；所以涉及蒸汽冷凝传热的设备应设有排放口，定期排放不凝性气体。
1055.5.5冷凝给热过程的强化〔3〕冷凝液的排放蒸汽冷凝形成的冷凝液在传热面上形成液膜，应及时排除，减小液膜厚度，降低传热阻力〔疏水器〕。〔4〕过热蒸汽的影响温度高于操作压强下的饱和温度的蒸汽称为过热蒸汽。过热蒸汽与比其饱和温度高的壁面接触，壁面无冷凝现象，此时为无相变的对流传热过程，传热效果差；过热蒸汽与比其饱和温度低的壁面接触，发生冷凝现象，但对过热蒸汽先冷却到饱和温度后冷凝，蒸汽放出的热量包括显热和潜热，工业上通常将过热蒸汽按饱和蒸汽计算，因为显热与潜热相比很小可忽略。
1065.5.5冷凝给热过程的强化〔5〕蒸汽流速与流向的影响蒸汽流速较小u<10m/s时，可不考虑其影响；当蒸汽流速u>10m/s时，要考虑蒸汽流速的影响；当蒸汽与冷凝液流动方向一致时，蒸汽加速了冷凝液的流动，使冷凝液膜厚度减小，α增大；当蒸汽与冷凝液流动方向相反时，有两种情况：u较小，阻碍冷凝液流动，使液膜厚度增大，α减小；u较大，蒸汽会冲散冷凝液使传热面上液膜厚度减小，α增大；故冷凝液排放口一般装于换热器底部，而蒸汽进口在换热器顶部，出口在换热器底部；保证蒸汽充满换热器壳程空间，并且防止蒸汽与冷凝液的逆向流动，保持较好的传热效果。
1075.5.5冷凝给热过程的强化〔6〕蒸汽冷凝壁面的结构由于蒸汽冷凝在传热面上产生冷凝液，如何改善传热面结构，以利于降低冷凝液液膜厚度，也能强化蒸汽冷凝给热；如：在垂直管外外表开假设干纵向凹槽，安装假设干金属丝等，冷凝液由于外表张力作用进入凹槽或金属丝圈内，从而降低了传热面上液膜的厚度，到达强化传热目的〔管外冷凝〕。管内安装内插物，螺旋线圈、麻花铁等分散冷凝液〔管内冷凝〕。〔7〕冷凝方式滴状冷凝的传热效果优于膜状冷凝，但工业上滴状冷凝难以实现，它是强化蒸汽冷凝给热的重要研究课题之一。
1085.5.6新型传热设备及强化传热技术研究开展方向〔1〕热管换热器。〔2〕管内填充物更加标准、理论化。〔3〕翅片由管外进入管内，研究说明其传热效果优于在管内加填充物。〔4〕超声波强化传热超声波不仅具有减缓污垢形成速度，又能破坏已形成污垢的双重作用，一般能提高传热系数60~80%，可防止停车除垢，延长设备使用寿命，减轻劳动强度，无化学污染，是一项新型高效的强化传热技术。〔5〕磁控电导流体强化传热磁场振荡〔压力波发生器，正弦振荡〕
1095.5.6新型传热设备及强化传热技术研究开展方向〔6〕电水动力学EHD强化传热电场对传热的强化效果早在1916年就以发现，但未着手研究。该方法可适用于弱导电和强导电流体，应用范围广；功耗低、电压小、电流小；但强化传热效果显著，对无相变流体传热系数可增大100倍，对冷凝传热可提高6倍，沸腾传热提高50倍；对其机理研究逐步成为重要的研究领域〔目前国内研究较少〕；〔7〕纳米流体强化传热纳米级金属、非金属氧化物具有高分散性，可形成稳定的悬浮液是良好的换热介质。流体中添加固体颗粒易堵塞、破损，工业应用受到一定限制，纳米粒子克服了该缺点；其强化传热原理在于：增加传热面、热容量；增大液体导热系数；粒子间、粒子与流体间、粒子与壁面间的碰撞强化传热，水中加5%纳米粒子，其导热系数增加150%。
1105.6传热过程的计算不管何种类型的传热计算，都是联立热量衡算方程式，传热速率方程式及α、K计算式求解的过程，即热量衡算方程：总传热系数：传热速率方程：对流给热系数：(圆管内强制湍流)在使用以上几个方程时，应注意适用条件及不同情况下简化式，并且要弄清楚Q、α、K等参数与哪些因素〔d、n、ms〕有关。
1115.6.1传热设计型计算〔1〕设计任务：一定流量的热流体〔冷流体〕从T1冷却至T2〔从t1加热至t2〕；冷却介质的进口温度t1〔加热介质的进口温度T1〕；〔2〕计算目的：求传热面积〔从而确定其他尺寸〕或已有传热设备是否可用；〔3〕计算步骤：①根据换热任务确定换热器负荷Q=ms1cp1(T1-T2)或Q=ms2cp2(t2-t1)②根据经验方法温度推动力>5~10℃或由优化方法〔经济上总费用最小〕确定冷却介质出口温度t2〔加热介质出口温度T2〕；计算传热推动力Δtm；③计算冷、热流体对流给热系数及总传热系数；④由传热速率方程式计算传热面积。
1125.6.1传热设计型计算〔4〕设计型计算中参数的选择为确定所需传热面积，必须知道平均推动力Δtm和传热系数K。为求K，必须计算α1、α2，因此必须决定：①冷、热流体各走管内还是管外；②选择适当的流速。同时还必须选择适当的污垢热阻。为计算Δtm，设计者必须：①选择流体的流向，即决定采用逆流、并流还是其他复杂流动方式；②选择冷却介质的出口温度t2或加热介质的出口温度T2。
1135.6.1传热设计型计算例4-4有一套管换热器，由φ57×3.5mm与φ89×4.5mm的钢管组成。甲醇在内管流动，流量为5000kg/h，由60℃冷却到30℃，甲醇侧的对流传热系数α1=1512W/(m2·℃)。冷却水在环隙中流动，其入口温度为20℃，出口温度拟定为35℃。忽略热损失、管壁及污垢热阻，且甲醇的平均比热为2.6kJ/(kg·℃)，在定性温度下水的粘度为0.84cP、导热系数为0.61W/(m2·℃)、比热为4.174kJ/(kg·℃)。试求：〔1〕冷却水的用量；〔2〕所需套管长度；〔3〕假设将套管换热器的内管改为φ48×3mm的钢管，其它条件不变，求此时所需的套管长度。
1145.6.1传热设计型计算例4-5将流量为2200kg/h的空气在列管式预热器内从20℃加热到80℃。空气在管内作湍流流动，116℃的饱和蒸汽在管外冷凝。现因工况变动需将空气的流量增加20%，而空气的进、出口温度不变。问采用什么方法〔可以重新设计一台换热器，也可仍在原预热器中操作〕能够完成新的生产任务？请作出定量计算〔设管壁及污垢的热阻可略去不计〕。
1155.6.1传热设计型计算例4-6在套管换热器中用水冷却煤油。水的流率为600kg/h，入口温度为15℃。煤油的流率为400kg/h，入口温度为90℃。两流体并流流动。操作条件下的煤油比热为2.19kJ/〔kg·℃〕。换热器基于外外表积的总传热系数为860W/〔m2·℃〕。内管为直径φ38×3mm、长6m的钢管。试求：〔1〕油的出口温度T2；〔2〕其余条件均不变而使两流体作逆流流动，此时换热管长度应为假设干米。
1165.6.2传热操作型计算操作型计算问题主要可分为两大类。第一类操作型问题：计算条件：换热器的主要结构尺寸A、n、d等，工艺流体〔可以是冷流体也可以是热流体〕和换热介质〔可以是加热介质或冷却介质〕的流量和进口温度；计算目的：求换热介质与工艺流体的出口温度；第二类操作型问题：计算条件：换热器主要结构尺寸A、n、d等，工艺流体的流量、进出口温度、换热介质的进口温度；计算目的：求换热介质的流量与出口温度。
1175.6.2传热操作型计算计算方法：联立热量衡算方程与传热速率方程逆流
1185.6.2传热操作型计算并流〔1〕对第一类问题可以将以上两方程整理成线性方程；而后求二元线性方程组；〔2〕对第二类问题无法整理成线性方程，需迭代计算；但是假设对数平均温差可以用算术平均温度差代替，那么不用试差；〔3〕假设一侧有相变那么不用试差，可直接求解。
1195.6.2传热操作型计算例4-7在一套管换热器中，用冷却水将空气由100℃逆流冷却至60℃，冷却水在φ38×2.5mm的内管中流动，其进、出口温度分别为15℃和25℃。此时空气和水的对流传热系数为60W/〔m2·K〕和1500W/〔m2·K〕，水侧的污垢热阻为6×10－4m2·K/W，空气侧的污垢热阻忽略不计。试问在下述新情况下，K、Δtm、Q的变化比率是多少？〔1〕空气的流量增加20%；〔2〕水的流量增加20%。设空气、水的对流传热系数α均与其流速的0.8次方成正比，管壁的热阻可忽略。例4-8例4-7的结果说明：假设空气的流量增加20%，那么空气的出口温度将高于60℃。现要求空气流量增加20%后，出口温度仍维持不超过60℃，那么水量应至少增大多少？
1205.6.2传热操作型计算例4-9某厂在单壳程双管程列管换热器中，用130℃的饱和水蒸汽将乙醇水溶液从25℃加热到80℃，列管换热器由90根φ25mm×2.5mm，长3m的钢管所构成。乙醇水溶液处理量为36000kg/h，并在管内流动。饱和水蒸汽在管间冷凝。钢的导热系数为45W/(m2·℃)，乙醇水溶液在定性温度下的密度为880kg/m3，粘度为1.2mPa·s，比热为4.02kJ/(kg·℃)，导热系数为0.42W/(m·℃)，水蒸汽的冷凝对流传热系数为8150W/(m2·℃)，在操作条件下，污垢热阻及热损失可忽略不计，试确定：〔1〕此换热器能否完成生产任务？〔2〕当乙醇水溶液处理量增加20%，在溶液进口温度和饱和水蒸汽温度不变情况下，仍在原换器中加热乙醇水溶液，那么乙醇水溶液的出口温度变为多少？蒸汽冷凝量增加多少？〔3〕当乙醇水溶液处理量增加20%后要求其出口温度保持不变，仍在原换热器中操作，那么加热蒸汽温度至少应提高到多少度？
1215.6.2传热操作型计算例有一单壳程双管程列管换热器，管外用120℃饱和蒸汽加热，干空气以12m/s的流速在管内流动，管径为φ38mm×2.5mm，总管数为200根，空气进口温度为26℃，要求出口温度为86℃，试求：〔1〕该换热器的管长应为多少？〔2〕假设气体处理量、进口温度、管长均保持不变，而将管径增大为φ54mm×2mm，总管数减少20%，此时的出口温度为多少？〔不计出口温度变化对物性影响，忽略热损失、污垢热阻及管壁热阻〕。定性温度下空气的物性数据为:cp=1.005kJ/(kg·℃)，ρ=1.07kg/m3，μ=0.0199mPa·s，λ=0.0287W/(m·K)，Pr=0.697。
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