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列管式換熱器的傳熱過程的強化

來源:曾工 發布時間:2020-07-18 次瀏覽

所謂強化傳熱,就是采取措施提高單位面積的傳熱量Q/A,或減小單位熱負荷所需的傳熱面積A/Q,并改進換熱器結構以增大單位體積的傳熱面積A/V,或在Q/A一定的條件下減小兩流體之間的溫度差Δtm,以減少有效能損失。

為了提高Q/A或減小A/Q,需要增大Δtm,或更需要增大總傳熱系數K。為了減小Δtm,以減少有效能損失,應增大K值。為了增大A/V,需要提高K值的同時改進傳熱元件的結構。


(一)增大傳熱平均溫度差Δtm

Δtm的增大,會使有效能損失增大。因此以增大Δtm來強化傳熱是有一定限度的。況且,工藝流體的溫度是由生產工藝條件所決定的,一般不能隨意變動。

當兩側流體為變溫傳熱時,從設備結構上盡可能保證逆流或接近逆流操作。因為逆流與并流相比,不僅Δtm較大,而且有效能損失也較小。


(二)增大單位體積的傳熱面積A/V:

增大傳熱面積是強化傳熱的有效途徑之一,但不能靠增大換熱器體積來實現。有些換熱設備要求輕巧緊湊,這應與提高傳熱系數相結合,改進傳熱面結構,擴展傳熱面,提高單位體積的傳熱面積。工業上已經使用的各種新型高效強化傳熱面,不僅擴展了傳熱面積,而且增強了傳熱面附近流體的湍流程度。比如:翅片管、波紋管、螺紋槽管等。


(三)增大總傳熱系數K:

強化傳熱的最有效途徑就是增大總傳熱系數。要想增大K值,就必須減小金屬壁、污垢及兩側流體等熱阻中較大者的熱阻。當金屬壁很薄,其熱導率較大,且壁面無污垢時,減小兩側流體的對流熱阻就成為強化傳熱的主要方面。若兩側的對流傳熱系數α相差較大時,增大較小的α值對提高K值、強化傳熱最有效。

一般,無相變的流體的α值較小,提高其值的措施有以下3種:

① 增大流體流速u。

② 管內插入旋流元件。

③ 改變傳熱面形狀和增加粗糙度。


綜上所述,強化傳熱的途徑隨著科技的發展日趨增多和完善。


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