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传热强化
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传热强化
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提高传热系数的传热技术。在传热理论的应用研究中最常遇到传热强化问题。强化的目的是提高设备的利用率、节约能源或满足特殊的工艺要求。
根据传热系数的定义式，传热过程的总热阻(1/KA)等于固壁两侧的对流换热热阻(1/h1A，1/h2A)和固壁本身的导热热阻(δ/kA)等3个分热阻之和。其中K为总传热系数，h1、h2分别为两侧流体对固壁的对流传热系数，δ和k为固壁的厚度和热导率，A为固壁传热面积。如果传热是在高温下进行，总热阻中还应包括分热阻──辐射热阻。因此，一般地说，降低任何一个分热阻都能提高传热系数。但是实际上，只有当固壁的导热热阻相对于其他几个分热阻较大或相接近时,选用热导率k比较大的金属作固壁材料才是有意义的。当对流换热热阻较大时，导热热阻在总热阻中所占比重很小，这时为了强化传热，主要是靠设法减小固壁两侧的对流换热热阻。就两侧的对流换热热阻来说，如果两值相近，强化两侧或任一侧都有效果；如果两者差别较大，则应着重强化原来换热热阻大的一侧。
通过减小分热阻以强化传热的办法很多，经常应用的有：①选用热导率大的材料，或减薄固壁厚度，以降低导热热阻；②提高气体和固壁表面的黑度，以降低辐射热阻。
强化对流换热常常是强化传热过程的主要途径，可以采用的手段也更加多样，常用的有：①选用热导率比较大的流体。例如，氢冷比空气冷有效，水冷效果更佳；②加大流动速度，以提高湍流度，减薄边界层，降低对流热阻；采用短管换热器也可以抑制边界层增厚；③采用螺旋管、螺旋板、入口旋流片、各种波形管、异形管和管内插入件，以及粗糙表面等以增强流体扰动；④在对流换热较弱的一侧采用肋片、翅片，以增大换热面积和扰动度；⑤尽量采用相变换热，并且在沸腾汽化时应用多孔金属壁以增加汽化核心；在蒸汽凝结时，换热面上加涂料或流体中掺入添加剂，造成珠状凝结条件；⑥改进冷热气流的流向安排，以提高换热温压；应用电磁和超声等效应也可以达到强化传热的目的。
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