傳熱強化

提高傳熱係數的傳熱技術。在傳熱理論的應用研究中最常遇到傳熱強化問題。強化的目的是提高設備的利用率、節約能源或滿足特殊的工藝要求。

根據傳熱係數的定義式，傳熱過程的總熱阻(1/KA)等於固壁兩側的對流換熱熱阻(1/h1A，1/h 2A)和固壁本身的導熱熱阻(δ/kA)等 3個分熱阻之和。其中K 為總傳熱係數，h1、h 2分別為兩側流體對固壁的對流傳熱係數，δ和k為固壁的厚度和熱導率，A 為固壁傳熱面積。如果傳熱是在高溫下進行，總熱阻中還應包括分熱阻──輻射熱阻。因此，一般地說，降低任何一個分熱阻都能提高傳熱係數。但是實際上，只有當固壁的導熱熱阻相對於其他幾個分熱阻較大或相接近時，選用熱導率k比較大的金屬作固壁材料才是有意義的。當對流換熱熱阻較大時，導熱熱阻在總熱阻中所佔比重很小，這時為了強化傳熱，主要是靠設法減小固壁兩側的對流換熱熱阻。就兩側的對流換熱熱阻來說，如果兩值相近，強化兩側或任一側都有效果；如果兩者差別較大，則應著重強化原來換熱熱阻大的一側。

通過減小分熱阻以強化傳熱的辦法很多，經常應用的有：①選用熱導率大的材料，或減薄固壁厚度，以降低導熱熱阻；②提高氣體和固壁表面的黑度，以降低輻射熱阻。

強化對流換熱常常是強化傳熱過程的主要途徑，可以採用的手段也更加多樣，常用的有：①選用熱導率比較大的流體。例如，氫冷比空氣冷有效，水冷效果更佳；②加大流動速度，以提高湍流度，減薄邊界層，降低對流熱阻；採用短管換熱器也可以抑制邊界層增厚；③採用螺旋管、螺旋板、入口旋流片、各種波形管、異形管和管內插入件，以及粗糙表面等以增強流體擾動；④在對流換熱較弱的一側採用肋片、翅片，以增大換熱面積和擾動度；⑤盡量採用相變換熱，並且在沸騰汽化時應用多孔金屬壁以增加汽化核心；在蒸汽凝結時，換熱面上加塗料或流體中摻入添加劑，造成珠狀凝結條件；⑥改進冷熱氣流的流向安排，以提高換熱溫壓；應用電磁和超聲等效應也可以達到強化傳熱的目的。