淺議換熱器強化傳熱技術(shù).pdf

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1、淺議換熱器強化傳熱技術(shù)于鵬王二龍(國家熱交換產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，吉林四平136000)摘要：本文首先闡述了強化傳熱技術(shù)的價值，然后介紹和討論了主動式強化傳熱技術(shù)和被動式強化傳熱技術(shù)，最后展望了換熱器強化傳熱技術(shù)的發(fā)展方向，以期為業(yè)內(nèi)人士提供有益參考。關(guān)鍵詞：換熱器；強化傳熱技術(shù)：主動；被動1強化傳熱技術(shù)的價值隨著能源危機的日益加深，如何高效利用能源成了社會各界廣泛關(guān)注的焦點。在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，換熱器作為一種關(guān)鍵設(shè)備，在傳遞能量方面發(fā)揮著重要作用，其傳熱性能的高低對能源利用效率產(chǎn)生直接且明顯的影響。所謂強化傳熱技術(shù)指的是，提升和保證換熱器綜合效率的一系列措施的集合。二十世紀(jì)七十年代初，能源危

2、機幾乎波及全球各國，這在很大程度上推動了強化傳熱技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展?。若想達(dá)成節(jié)能降耗的目的，則需要針對傳熱環(huán)節(jié)所涉及的強化問題進(jìn)行深入研究，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計出適宜的強化傳熱結(jié)構(gòu)，這也已然成為現(xiàn)代工業(yè)節(jié)能工作中亟需解決的問題之一。2主動式強化傳熱技術(shù)2．1機械攪拌機械攪拌主要有三種形式，一是攪動流體，二是旋轉(zhuǎn)傳熱表面，三是表面刮削”】。擁有可旋轉(zhuǎn)性能換熱器管道的設(shè)備現(xiàn)如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于商業(yè)領(lǐng)域。表面刮削常見于化學(xué)生產(chǎn)領(lǐng)域黏性流體的批量式處理，如刮面式換熱器，目前已經(jīng)在食品工業(yè)領(lǐng)域得以普及應(yīng)用，并取得了良好的應(yīng)用效果。2．2表面振動不管是高頻率振動，又或者是低頻率振動，大多情況下都用來增強單

3、相流體傳熱。其作用原理是，通過振動以實現(xiàn)對流動擾動的強化，最終達(dá)成強化傳熱的目的。盡管振動能夠強化傳熱，然而振動需要大量外界能量的支撐，因而顯得得不償失。有鑒于此，相關(guān)學(xué)者研究指出，可通過流體誘導(dǎo)振動，進(jìn)而達(dá)成強化傳熱的目的，利用水流自身特性誘導(dǎo)傳熱元件發(fā)生振動，能夠節(jié)省大量能量，不僅如此，還可以降低污垢熱阻，獲得復(fù)合式強化傳熱效果。2．3靜電場可借助一些方法使靜電場施加作用于介電流體。總體而言，靜電場能夠讓傳熱表面處的流體形成比較充分的主體混合，最終達(dá)成強化傳熱的目的。靜電場還能夠與磁場結(jié)合應(yīng)用，產(chǎn)生強制對流環(huán)境或擁有該功能的電磁泵。對于靜止流體，施加相應(yīng)強度靜電場所產(chǎn)生的電暈風(fēng)能可以在

4、相應(yīng)條件下完成對單相流體傳熱的有效強化。3被動式強化傳熱技術(shù)3．1表面處理常見的表面處理形式有兩種：一種是對表面粗糙度進(jìn)行小幅度調(diào)整，另一種是設(shè)置表面涂層(可以是連續(xù)的，也可以是不連續(xù)的)。另外，還可以借助以燒結(jié)為代表的一系列傳熱表面處理方式，形成多孔狀或者鋸齒狀表面，常見的如開槽、碾壓以及多孔涂層等。通過該方式得到的表面粗糙度無法滿足單相流體傳熱的實際需要，因而大多用于以下兩種傳熱的強化，一是強化沸騰傳熱，二是強化冷凝傳熱”1。3．2擾流裝置將擾流裝置安裝在流道中的適宜位置，可實現(xiàn)對近壁區(qū)流體流動的有效調(diào)整，以一種間接方式強化傳熱表面所擁有的能量傳輸能力，常見于強制對流。對于管內(nèi)插人物，

5、相當(dāng)一部分是此類擾流裝置，不僅有金屬柵網(wǎng)，還有靜態(tài)混合器，除此之外，還有不同類型的環(huán)、盤以及球等元件。3．3漩渦流裝置包括若干種不同類型的幾何布置，常見的如內(nèi)置式漩渦發(fā)生器等。這一類裝置能夠延長流道長度，形成旋轉(zhuǎn)流動，大幅提升流體發(fā)生徑向混合的程度，使流體速度和溫度各自的分布擁有更為理想的均勻性，從而達(dá)成強化傳熱的目的，在強化對層流換熱方面表現(xiàn)出了相當(dāng)理想的效果。4換熱器強化傳熱技術(shù)的發(fā)展方向4．1管程強化傳熱技術(shù)正處于迅猛發(fā)展之中，異形強化傳熱管引起了業(yè)界關(guān)注，其研發(fā)工作現(xiàn)正在如火如荼地進(jìn)行。傳統(tǒng)異形管表現(xiàn)出諸多不足，如加工難度系數(shù)大、生產(chǎn)成本大、需要借助復(fù)雜的加工裝置。因此，有必要優(yōu)化

6、高效換熱管的研發(fā)技術(shù)，或者設(shè)計出更為理想的新型高效換熱管，在降低其結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度的同時，削減其制造、使用成本，這是普及此類換熱管的一個基本前提，也是換熱器的未來發(fā)展方向之一。4．2納米傳熱介質(zhì)相關(guān)研究指出，納米流體擁有非常理想的傳熱功能，以不足5％的體積比于水中摻加cuo納米粒子制作而成的納米流體，其導(dǎo)熱系數(shù)竟然比水增加了60％左右”1。對于納米流體，其導(dǎo)熱系數(shù)取決于四大因素：因素一，非限域傳遞的影響；因素二，布朗運動的影響；因素三，液膜層的影響；因素四，顆粒聚集的影響。換熱器內(nèi)若使用納米介質(zhì)進(jìn)行換熱，那么將會明顯提升傳熱效率，正因如此，與之有關(guān)的不同類型的換熱器將不斷問世，并在節(jié)能降耗、削

7、減成本方面發(fā)揮積極作用。5結(jié)語在能源危機日益加劇的今天，應(yīng)繼續(xù)加大對換熱器強化傳熱技術(shù)的研究，完善既有的強化傳熱技術(shù)，同時開發(fā)新的強化傳熱技術(shù)，從而幫助企業(yè)獲得更為理想的經(jīng)濟效益和社會效益。參考文獻(xiàn)：【l】劉雪梅，崔永志，陳軍．管殼式換熱器的強化傳熱技術(shù)及展望『J1．紡織機械，2012，Ol：16—20．[2]齊洪洋，高磊，張瑩瑩，周辰琳．管殼式換熱器強化傳熱技術(shù)概述[J】．壓力吞器，2012，07：73—78．【3]林