单相流体在管束中强制对流换热强化.ppt

顺排叉排相对节距直接影响流体在管束中的流动，因为 也必将影响管束的传热工况纵向冲刷：流体的流动方向和组成管束的管子轴线平 行横向冲刷：流体的流动方向和组成管束的管子轴线平 行在一般工业换热设备实用的Re数范围内，流体的横向 冲刷管束比纵向冲刷换热系数高（特征长度）流体纵向冲刷管束时的传热类似于光管管内的情况 流体横向冲刷管束时的流动和传热工况较复杂，影响 管束换热的因素除了Re和Pr外，还有管束排列方式、 管子节距和沿流动方向上的管排数Nu=cRemPrn Nu=(hl)/λ Re=(vl)/ν拓展换热面1.拓展换热面形式包括螺旋肋片、环形肋片、扇形类片 、钉头肋片、金属丝圈肋片、开缝肋片2.应将肋片加载换热系数较低的流体一侧，以得到较高 的传热系数3.换热量、污染程度、温度 肋片疏密、高度在管子外壁面增加人工粗糙度1.在管子外壁面上形成某种粗糙凸出物，以增强管外流 动的湍流程度（h增大）2.人工粗糙度：沙粒型粗糙度和螺旋反肋片型粗糙度采用机械搅拌法强化容器中的对流换热采用振动方法强化单相流体对流换热采用添加剂法强化单相流体对流换热采用抽压法强化单相流体对流换热采用复合强化传热方法强化单相流体对流换热此法主要应用于强化容器中的对流换热。

容器中的单 相介质对流换热主要是自然对流，这时换热系数低， 温度分布很不均匀，采用机械搅拌法可以得到很好的 效果容器中的介质粘度较低时，通常采用小尺寸的机械搅 拌器搅拌器的直径d一般为容器直径D的1/4~1/2，搅 拌叶片的高度，从底部算起约为液体总高度H的1/3 容器中为高粘度介质时，则应用比容器直径略小的低 速螺旋式或锚式搅拌器在进行搅拌器计算时应区分 容器中的介质是牛顿流体还是非牛顿流体，它们的计 算方法是不同的有两种振动法，一种是使换热面振动，一种是使流体 脉动或振动，这两种方法均可强化传热换热面的振动p 对于自然对流，实验证明，对静止流体中的水平加热圆柱 体振动，当振动强度达到临界值时，可以强化自然对流换 热系数（未达到前换热系数不变）实验还证明圆柱体垂 直振动比水平振动效果好p 对于强制对流，许多研究者证明，根据振动强度和振动系 统的不同，换热系数比不振时可增大20%~400%值得注 意的是，强制对流时换热面的振动有时会造成局部地区的 压力降低到液体的饱和压力，从而有产生汽蚀的危险利用换热面振动来强化传热，在工程实际应用上有许多困难，如换热面有一定质量，实现振动很难；且振动还容易损坏设备，因此另一种方法是使流体振动。

流体的振动p对于自然对流，许多人研究了振动的声场对换热的影响，一般根据具体条件的不同，当声强超过140分贝使可使换热系数增加1~3倍p对于强制对流，由于强制对流换热系数已经很高，采用声振动时其效果并不十分显著在流动液体中加入气体或固体颗粒，在气体中喷入液体或固体颗粒以强化传热是此法的特点在流体中添加固体想变材料（PCM），当流体温度升高并达到相变材料的熔点时即开始融化，添加剂相变材料融化后的潜热使得传热得以强化在静止的液体中加入气泡，所发生的现象类似于换热面上的核态沸腾工况，由于气泡的扰动作用使得换热面上的液体产生扰动，从而强化传热。