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強化傳熱是近年發(fā)展較快的一種新技術(shù),備受熱工界的重視。各主要工業(yè)國都對此進行了大量的開發(fā)研究工作,不少成果已在工業(yè)上應(yīng)用,并被譽為第二代傳熱技術(shù)。通過對國內(nèi)外強化傳熱技術(shù)在換熱器中的應(yīng)用及發(fā)展動態(tài)進行調(diào)查和對比,分析了幾種強化換熱技術(shù)的適用范圍。
不同的工藝對強化換熱的具體要求也不相同,歸納起來,應(yīng)用強化傳熱技術(shù)可以實現(xiàn)下述目的。⑴減小設(shè)計傳熱面積,以減小換熱器的體積和質(zhì)量。⑵提高現(xiàn)有換熱器的換熱能力。⑶使換熱器能在較低溫差下工作。⑷減小換熱器的阻力,以減少換熱器的動力消耗。
提高傳熱系數(shù)的傳熱技術(shù)可分為有功強化傳熱技術(shù)和無功強化傳熱技術(shù)兩類。有功強化傳熱技術(shù)需要應(yīng)用外部能量來達到強化傳熱的目的;無功強化傳熱技術(shù)則無需應(yīng)用外部能量。
有功強化傳熱技術(shù)包括:機械強化法,振動、電場、磁場、光照射、噴射沖擊等。
無功強化傳熱技術(shù)包括:表面特殊處理法、粗糙表面法、擴展表面法和擾動流體法等。
有功強化傳熱和無功強化摶熱可以綜合利用,以達到更好的傳熱效果。這種強化傳熱技術(shù)稱為合成強化傳熱
這種強化技術(shù)主要用于單相流體管內(nèi)強制對流換熱,使管內(nèi)流體發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動。流體發(fā)生旋轉(zhuǎn)可使貼近壁面的流體速度增加,同時還改變了流體的流動結(jié)構(gòu),加速了邊界層流體的攏動及邊界層流體和主流流體的混合,強化傳熱過程。
單相流體強制換熱和有相變強制對流換熱的規(guī)律是大不相同的。因而,采取的強化傳熱技術(shù)和效果也大不相同,即使在同一管道中流動的單相流體,如果流動狀態(tài)不同,其強制對流換熱過程也不同。在氣-液換熱器中,液體側(cè)的傳熱系數(shù)大大高于氣體強制對流值。在某些氣-氣換熱器中,傳熱面兩側(cè)的傳熱系數(shù)也存在差別,因此應(yīng)根據(jù)不同的工況決定采取哪種強化技術(shù)。鑒于強化傳熱的諸多優(yōu)點,在石油化工生產(chǎn)裝置上廣泛采用此項技術(shù),一定會取得可觀的經(jīng)濟效益。