传热的增强和削弱

简介

增强传热，指分析影响传热的各种因素，采取某些技术措施以提高换热设备单位面积的传热量。 削弱传热，采取隔热保温措施，以达到节能、安全防护及满足工艺要求等目的。

基本途径及原理

1.改变传热面积F 扩展或减少传热面积以改变传热效果，不应理解为单纯的改变设备体积增加传热面积或增加设备台数，而应是合理的调整设备单位体积的传热面积，如采用肋片管，波纹管，板翅式换热面等，也就是说从研究如何改进传热面结构出发改变传热面积，已达换热设备高效紧凑的目的。

2.改变传热温差Δt 改变热流体或冷流体的温度就能改变传热温差Δt。而有时要受到工艺或设备条件的限制，并不是经常可以达到的。另一方面，换热器中两中流体之间的平均温差还与流体流动方式有关，一般尽可能采用逆流的流动方式。此外，加大传热温差Δt，还会使整个热力系统的不可逆性增加，降低热力系统的可用能，采用这种方案增强时，还应兼顾整个热力系统。

3.提高或降低传热系数 增强传热的积极措施时设法提高传热系数。因为传热过程中总热阻是各项热阻的叠加，所以要改变传热系数就必须分析传热过程的每一项热阻。反之，减小传热系数可达到削弱传热的目的。因为传热过程中总热阻是各项热阻的叠加，所以要改变传热系数就必须分析传热过程的每一项热阻。

增强传热的方法

1.改变流体的流动情况：

1）增加流速：可改变流动状态，提高紊流脉动程度
2）加插入物：在管内安放或管外套装等多种型式的插入物，可增强扰动、破坏流动边界层而使传热增强。但也会带来流动阻力的增加，通道易堵塞与结垢的运行上的问题，必须予以注意。
3）加旋转流动装置：旋转流动的离心力作用将产生二次环流，它能增强换热。某些插入物除本身特点外，也都能产生旋转流动。
4）依靠外来能量作用：
a.用机械或电的方法使传热表面或流体产生震动
b.对流体施加声波或超声波，使之交替的受到压缩和膨胀，以增强脉动而强化传热
c.外加静电场

2.改变流体的物性：

1）气体中加入少量固体细粒，如石墨、黄砂、铅粉等形成气-固悬浮系统；
2）液体中加入固体细粒，如油中加入聚苯乙烯悬浮物；
3）在蒸汽或气体中喷入液滴；
4）液体中加入少量液体添加剂。

3.改变换热表面情况：

1）增加壁面粗糙度
2）改变换热面形状和大小
3）改进表面结构
4）表面涂层

随着科技发展而提出的增强传热方法很多，总的可分为被动式和主动式两类。实际工程中必须考虑到设备制造的难易，运行检修是否方便，以及动力消耗、经济核算等各方面问题。抓住妨碍提高传热的主要矛盾，提出改进措施。

削弱传热的方法

削弱传热的方法：

1.热绝缘：在工程上，采用一般的热绝缘技术，即在传热表面包裹上热绝缘材料，如石棉、珍珠岩等，就能收到良好的保温或隔热效果。

2.改变表面状况

1）改变换热表面的辐射特性：如在表面涂上某种物质材料，借此增强投入辐射的吸收，又削弱了本身对环境的辐射换热损失。
2）附加抑流元件 如蜂窝状的结构元件，以减少集热器的对外热损失。

新型热绝缘技术：

作为主要削弱传热方法，随着科学技术的发展，现在主要的热绝缘技术有：

1.真空热绝缘

2.多层热绝缘

3.粉末热绝缘

4.泡沫热绝缘

意义

增强传热可使设备紧凑、重量轻、节省金属材料；而隔热和绝热技术在电力、冶金、化工、石油等行业，对于减少热力设备的热损失，节约能源具有显著经济效益。

参考文献

[1]章熙民 梅飞鸣• 传热学（第二版） 建筑工业出版社 1984

[2]上海机械学院卓宁、孙加庆主编工程对热换流 机械工业出版社 1982/5

[3]W.M.Rohsenow, J.P.Hartnet Handbook of heat transfer