齊煥鑫

摘 要：強(qiáng)化傳熱過程就是指提高冷、熱流體與固體壁面間的傳熱速率。使換熱器單位時(shí)間單位面積上的傳熱量提高，對提高設(shè)備的換熱能力具有非常積極的實(shí)際意義。隨著生產(chǎn)技術(shù)的日益發(fā)展對換熱設(shè)備的要求越來越高，如何強(qiáng)化傳熱過程日漸成為工業(yè)生產(chǎn)的一項(xiàng)重要課題。

關(guān)鍵詞：化學(xué)；工藝；過程； 強(qiáng)化；傳熱過程；途徑

強(qiáng)化傳熱過程就是指提高冷、熱流體與固體壁面間的傳熱速率。使換熱器單位時(shí)間單位面積上的傳熱量提高，對提高設(shè)備的換熱能力具有非常積極的實(shí)際意義。由總傳熱速率方程Φ=KAΔtm可以看出，提高總傳熱速率方程中A、Δtm、K三項(xiàng)中任何一項(xiàng)，都可以增大傳熱速率Φ值，強(qiáng)化傳熱過程。在生產(chǎn)操作中大多從這些方面來考慮強(qiáng)化傳熱過程。究竟如何強(qiáng)化，哪個(gè)因素對強(qiáng)化傳熱起主要作用，則需要具體分析。

1.增大傳熱面積

傳熱速率與傳熱面積成正比，顯然，增大傳熱面積是提高傳熱速率的有效方法之一。尤其注意，只有增大換熱器單位體積內(nèi)的傳熱面積，才是真正意義上的強(qiáng)化傳熱?？梢酝ㄟ^改進(jìn)傳熱面結(jié)構(gòu)，例如：選用小直徑管、翅片管等替代光滑管，選用新型板式換熱器；可混合換熱流體，使換熱氣體分散成小氣泡或使液體分散成小液滴，以增大傳熱面積；對于間壁式換熱器，常常是設(shè)法增大給熱系數(shù)小的一側(cè)傳熱面積。

足夠的傳熱面積是保證熱量傳遞的必要條件之一。但是過多地增大傳熱面積是不適當(dāng)?shù)?，一定流量的冷、熱流體的換熱量并不隨傳熱面積的增大而成比例提高。同時(shí)，對于間壁式換熱器，傳熱面積大就意味著金屬材料用量增大，設(shè)備投資費(fèi)用增多。

2. 增大傳熱平均溫度差

傳熱平均溫度差是傳熱過程的推動(dòng)力。換熱器的傳熱面積、總傳熱系數(shù)一定時(shí)，傳熱平均溫度差與傳熱速率成正比。

傳熱平均溫度差主要是由物料和載熱體的溫度決定的。表面看來，要得到較高的傳熱平均溫度差并不困難，但是，物料的溫度是由生產(chǎn)工藝條件決定的。載熱體種類和溫度的確定應(yīng)考慮技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)合理性。例如：當(dāng)采用飽和水蒸氣加熱時(shí)，提高水蒸氣壓強(qiáng)可以使水蒸氣溫度提高，但使用溫度不宜超過180℃，同時(shí)也受到設(shè)備、經(jīng)濟(jì)效益、安全等方面限制；當(dāng)進(jìn)行熱交換的冷、熱流體進(jìn)、出口溫度一定時(shí)，采用逆流操作換熱，可以得到較高的傳熱平均溫度差Δtm。但是，冷流體和熱流體的溫度一般也是由：正藝條件決定的。例如：冷水的溫度一般與季節(jié)有關(guān)，被冷卻的極限溫度總是20℃左右，即使可在冷卻時(shí)加大冷卻水用量，但也會(huì)增加輸送設(shè)備的操作費(fèi)用。因此，一般來說，當(dāng)冷、熱流體的流向選定后，傳熱平均溫度差是確定的值。因此，提高Δtm是有限的，余地不大。

3.提高總傳熱系數(shù)

根據(jù)對流傳熱分析，對流給熱系數(shù)為a=λ÷δf。若要提高給熱系數(shù)，就必須設(shè)法減小傳熱有效膜的厚度，增大流體的導(dǎo)熱系數(shù)。但換熱流體是工藝條件確定的，而導(dǎo)熱系數(shù)由流體的物理性質(zhì)所決定，因此，提高給熱系數(shù)主要是減小傳熱有效膜厚度。增大流體流速，可以提高流體的湍流程度，減小流體層流內(nèi)層厚度，即降低傳熱有效膜厚度。對于列管換熱器，增加管程或殼程數(shù)，或增設(shè)折流擋板，都可以提高流體的流速、，從而降低傳熱有效膜厚度。一般來說，提高給熱系數(shù)、降低熱阻可以通過增強(qiáng)流體湍動(dòng)或在流道內(nèi)設(shè)置干擾來實(shí)現(xiàn)。例如：改變傳熱壁面形狀，不斷改變流體流動(dòng)方向，在管內(nèi)裝填麻花鐵，采用螺紋管或波紋管等，都可以提高湍流程度，減小傳熱有效膜厚度，以達(dá)到強(qiáng)化傳熱過程之目的。

結(jié)語

總之，強(qiáng)化傳熱的途徑是多方面的，在具體實(shí)施過程中，要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，采取經(jīng)濟(jì)合理的措施。強(qiáng)化傳熱過程就是指提高冷、熱流體與固體壁面間的傳熱速率。使換熱器單位時(shí)間單位面積上的傳熱量提高，對提高設(shè)備的換熱能力具有非常積極的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

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