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間壁式換熱器傳熱過稱的強化路徑

點擊:2115 日期:[ 2014-04-20 00:59:05 ]

  間壁式換熱器傳熱過稱的強化路徑
  

         換熱器傳熱過程的強化就是力求使換熱器在單位時間內,單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多。其意義在于:在設備投資及輸送功耗一定的條件下,獲得較大的傳熱量,從而增大設備容量,提高勞動生產率;在設備容量不變的情況下使其結構更加緊湊,減少占地空間,節約材料,降低成本:在某種特定技術過程中使某些特殊工藝要求得以實施等。換熱設備傳熱計算的基本關系式揭示了換熱設備的傳熱速率Q與總傳熱系數K、平均溫度差以及傳熱面積A之間的關系。因此,要使換熱設備的傳熱過程得到強化,可以通過提高傳熱系數,增大換熱面積和增大平均傳熱溫差來實現。
  
     1)增大傳熱面積A.增大傳熱面積,是指從設備的結構入手,通過改進傳熱面的結構來提高單位體積的傳熱面積,而非靠增大換熱器的尺寸.使用多種高效能傳熱面,不僅使傳熱面得到充分的擴展,而且還是流體的流動和換熱設備的性能得到相應的改善。主要型式介紹如下:
   
    2)翅化面(肋化面):用翅(肋)片來擴大傳熱面面積和促進流體的湍動,從而提高傳熱效率,是最早提出的方法之一翅化面的種類和型式很多,用材廣泛,制造工藝多樣,翅片管式換熱器、板翅式換熱器等均采用此法強化傳熱。
    
   3)異形表面:用軋制、沖壓、打扁或爆炸成型等方法將傳熱面制造成各種凹凸形、波紋形、扁平狀等,使流道截面的形狀和大小均發生變化。這不僅使傳熱表面有所增加,還使流體在流道中的流動狀態不斷改變,增加擾動,減少邊界層厚度,從而強化傳熱。
   
     4)多孔物質結構:將細小的金屬顆粒燒結或涂敷于傳熱表面或填充于傳熱表面間,以實現擴大傳熱面積的目的。
  
    5)采用小直徑管:在管殼式換熱器設計中,減小管子直徑,可增加單位體積的傳熱面積。據測算,在殼徑為100011.以下的管殼式換熱器中,把換熱管直徑由。改為.,傳熱面積可增加3濺以上。另一方面,減小管徑后,使管內湍流換熱的層面內層減薄,有利于傳熱的強化。
   
    6)增大平均溫度差。增大平均溫度差,可以提高換熱設備的傳熱效率。平均溫度差的大小主要取決于兩流體的溫度條件和兩流體在換熱器中的流動形式。可以從以下兩方面增大平均溫度差:一是在冷流體和熱流體進出口溫度一定時,利用不同的換熱面布置來改變平均溫度差.如盡可能使冷、熱流體相互逆流流動,或采用換熱網絡技術,合理布置多股流體流動與換熱;二是擴大冷、熱流體進出口溫度的差別以增大平均傳熱溫差。但此法受生產工藝限制,不能隨意變動,只能在有限范圍內采用。

    7)提高總傳熱系數K。提高換熱設備的傳熱系數以增加換熱量,是傳熱強化的重要途徑,也是當前研究傳熱強化的重點.當換熱設備的平均傳熱溫差和換熱面積給定時,提高傳熱系數將是增大換熱設備傳熱量的唯一方法。提高傳熱系數的方法大致可分為主動強化(有源強化)和被動強化(無源強化).
   
主動強化:只需要采用外加的動力(如機械力、電磁力等)來增強傳熱的技術。主要強化包括:對換熱介質做機械攪拌、使換熱表面震動或流體振動、將電磁場作用于流體以促使換熱表面附近流體的混合、將異種或同種流體噴入換熱介質或將流體從換熱表面抽吸走等技術。被動強化:指除了輸送傳熱介質的功率消耗外不再需要附加動力來增強傳熱的技術。被動強化主要包括:涂層表面、粗糙表面、擴展表面、擾流元件、渦流發生器、射流沖擊、螺旋管以及添加物等手段。由于主動強化傳熱技術要求外加能量等因素的限制,工程中采用更多的是被動強化傳熱技術。


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