强化传热对换热器中的影响

强化传热是近年发展较快的一种新技术,备受热工界的重视。各主要工业国都对此进行了大量的开发研究工作,不少成果已在工业上应用,并被誉为第二代传热技术。通过对国内外强化传热技术在换热器中的应用及发展动态进行调查和对比,分析了几种强化换热技术的适用范围。
不同的工艺对强化换热的具体要求也不相同,归纳起来,应用强化传热技术可以实现下述目的。⑴减小设计传热面积,以减小换热器的体积和质量。⑵提高现有换热器的换热能力。⑶使换热器能在较低温差下工作。⑷减小换热器的阻力,以减少换热器的动力消耗。
提高传热系数的传热技术可分为有功强化传热技术和无功强化传热技术两类。有功强化传热技术需要应用外部能量来达到强化传热的目的;无功强化传热技术则无需应用外部能量。
有功强化传热技术包括:机械强化法,振动、电场、磁场、光照射、喷射冲击等。
无功强化传热技术包括:表面特殊处理法、粗糙表面法、扩展表面法和扰动流体法等。
有功强化传热和无功强化抟热可以综合利用,以达到更好的传热效果。这种强化传热技术称为合成强化传热
这种强化技术主要用于单相流体管内强制对流换热,使管内流体发生旋转运动。流体发生旋转可使贴近壁面的流体速度增加,同时还改变了流体的流动结构,加速了边界层流体的拢动及边界层流体和主流流体的混合,强化传热过程。
单相流体强制换热和有相变强制对流换热的规律是大不相同的。因而,采取的强化传热技术和效果也大不相同,即使在同一管道中流动的单相流体,如果流动状态不同,其强制对流换热过程也不同。在气-液换热器中,液体侧的传热系数大大高于气体强制对流值。在某些气-气换热器中,传热面两侧的传热系数也存在差别,因此应根据不同的工况决定采取哪种强化技术。鉴于强化传热的诸多优点,在石油化工生产装置上广泛采用此项技术,一定会取得可观的经济效益。