换热器复习 (自动保存)

1、定义：将某种流体的热量以一定传热方式传递给其他流体的设备，称为热交换器。最常见的换热器：管壳式换热器。 热交换器的基本要求： 1）满足工艺过程所提出的要求，热交换强度高，热损失少，在有利的平均温差下工作。 2）具有与温度和压力条件相适应的工艺结构，制造简单，装修方便，运行可靠。 3）设备紧凑。 4）流体流动阻力小换热器研究及发展动向物性模拟研究：分析设计研究大型化及能耗研究强化技术研究新材料研究控制结垢及腐蚀研究0.2 热交换器的分类1. 按流动方式分：1）逆流；2）顺流（并流）；3）错流；4）混流。2. 按传热种类分：1）无相变传热；2）有相变传热。3. 按原理分类：1）间壁式；2）混合式；

2、3）蓄热式。4. 按流体介质分：1）气气；2）气液；3）液液应用：锅炉设备、电厂系统、石油加工装置、化工装备、制冷装备、空调装备、内燃机散热装置等等c错流 d总趋势为逆流的4次错流先顺后逆的平衡混流 g先逆后顺的串联混流0.3 热交换器设计计算的内容1）热计算：根据已知条件，求出热交换器的传热系数（K），进而确定传热面积值。2）结构计算：根据传热面积大小，计算确定热交换器主要部件和构件的尺寸、数目和布置。3）流动阻力计算：为选择泵或风机的功率大小提供依据，并核算其是否处于允许范围之内。4）强度计算：计算各部件尤其是受压部件的应力大小，核算其是否处于允许范围之内。空气冷却凝结器：直接干冷方式：管

3、内为水蒸汽，管外为空气。间接干冷方式海勒系统（ Heller ）：采用喷射式（混合）凝汽器；管内为热水，管外为空气。螺旋板式热交换器螺旋板式热交换器是一种由螺旋形传热板片构成的热交换器。它的构造包括螺旋形传热板、隔板、头盖、连接管等基本部件，其具体结构将因型式不同而异。各种型式的螺旋板式热交换器均包含由两张厚约2-6mm的钢板卷制而成的一对同心圆的螺旋形流道，中心处的隔板将板片两侧流体隔开，冷、热两流体在板两侧的流道内流动，通过螺旋板进行热交换。I型：两流体均匀螺旋流动。通常是冷流体由外周边流向中心排出，热流体由中心流向外周排出，实现了纯逆流换热。常用于液-液热交换，由于受到通道断面的限制，只

4、能用在流量不大的场合。螺旋板式热交换器流道的两端密封直接影响到它的运行，密封的方法有多种，对于I型，通道两端全焊密封，为不可拆结构，目前工作的公称压力在2.5MPa以下。II型：流体的流动方式与I相同，但通道两端交错焊接，两端面的密封采用顶盖加垫片的结构，螺旋体可由两端分别进行机械清洗，故为可拆式，主要用于气-液热交换，工作压力为1.6MPa以下。III型：一侧流体螺旋流动，流体由周边转到中心，然后再转到另一周边流出。另一侧流体只作轴向流动，如蒸汽由顶部端盖进入，经敞开通道向下轴向流动而被冷凝，凝液从底部排出。通道的密封结构为一个通道的两端为焊接，另一通道的两端为全敞开。由于它的轴向流通截面比

5、螺旋通道的流通截面大得多，适宜于两流体的体积流量相差大的情况，故常用作冷凝器等气-液热交换。允许的工作压力为1.6MPa。除此以外，还可以有一些特殊结构，如一侧流体螺旋流动，另一侧为先轴向而后螺旋流动的结构，适用于蒸汽的冷凝冷却。从上述螺旋板式热交换器的流道结构可见，由于流体在螺旋形流道内的流动所产生的离心力，使流体在流道内外侧之间形成二次环流，增加了扰动，使流体在较低Re数下（Re=1400-1800，甚至为500时）就形成了湍流。并且因为流动阻力比管壳式小，流速可以提高，因而螺旋板式热交换器中传热系数K值可比管壳式提高0.5-1倍以上。螺旋板式中的流动阻力主要产生在流体与螺旋板的摩擦上，流

6、速的提高虽使得阻力增加，但传热效果也得到较好的改善，因而可以认为螺旋板式热交换器能更有效地利用流体的压力损失。由于螺旋板式热交换器往往具有两个较长的冷、热流体的流道，故有助于精密控制流体出口温度和有利于回收低温热能。在纯逆流情况下，两流体的出口端温差最小可达到3。板式热交换器它由一系列互相平行、具有波纹表面的薄金属板相叠而成。板式热交换器按构造可分为可拆卸（密封垫式）、全焊式和半焊式三类，以密封垫式的应用最广。它们的工作原理基本相同。可拆卸板式热交换器由三个主要部件组成-传热板片、密封垫片、压紧装置及其他一些部件，如轴、接管等。串联流程并联流程混合流程传热板片是板式热交换器的关键部件它的设计主

7、要考虑以下两点：1.使流体在低速下产生高速旋转以强化传热2.提高板片刚度有较好的耐压能力传热板片分为: 人字形波纹（刚性好，传热性能好，流阻大不适于含颗粒或纤维的流体）板 水平平直波纹板 鳞甲波纹板 密封垫片 为了防止流体外漏和两流体之间内漏 要求耐蚀耐温压紧装置 将垫圈压紧使得热交换器在工作时不发生泄漏用于相变换热：板式冷凝器 板式蒸发器 三股流热交换器板式热交换器存在的主要问题是其操作的压力和温度受到结构的限制板翅式热交换器特点：结构紧凑、轻巧、传热强度高。翅片是板翅式换热器最基本的元件。冷、热流体之间的热交换大部分通过翅片传递，小部分直接通过隔板来进行。翅片除承担传热任务外，还起着两隔板

8、之间的加强作用，因此，通道能承受较高的压力。翅片称为“二次表面”。翅片分为: 平直翅片 由薄金属片滚轧（或冲压）而成。主要作用是扩大传热面 相对于其他翅片，换热系数和阻力系数都较小，强度较高，可用于高压工况锯齿翅片 有利于促进流体的湍动，破坏热边界层。在压力损失相同的条件下，传热系数比平直翅片高30%以上。在传热量相同的条件下，其压力损失比平直翅片小。传热性能随翅片切开长度而变化，长度越短，传热性能越好，但压力降增加。适用于需要强化传热的场合（尤其是气侧）。 多孔翅片 在平直翅片上冲出许多圆孔或方孔而成 。翅片上的孔使热边界层不断破裂，重新发展，提高了传热效果。它在Re数比较大的范围内（100

9、0-10000）比平直翅片的换热系数高，但在高Re数范围会出现噪音和振动。多孔翅片主要用于导流片及流体中夹杂颗粒或相变换热的场合。 波纹翅片 在平直翅片上压成一定的波形（如人字形），使得流体在弯曲流道中不断改变流动方向，以促进流体的湍动，分离或破坏热边界层。波纹愈密，波幅愈大，其传热性能愈好。板翅式换热器构造：1封条 2导流片和封头 为了便于把流体均匀地引导到翅片的各流道中或汇集到封头中，均设有导流片一般在翅片的两端封头的作用就是集聚流体，使板束与工艺管道连接起来。3隔板与盖板板束最外侧的板称为盖板，它除了承受压力外还起保护作用，板翅式热交换器特点 1传热强度高。由于翅片表面的孔洞、缝隙、弯折

10、等促使湍动，破坏热阻大的层流底层，所以特别适合于气体等传热性能差的流体间传热板翅式换热器特点优点：1传热强度高（由于翅片表面的孔洞、缝隙、弯折等促使湍动，破坏热阻大的层流底层，所以特别适合于气体等传热性能差的流体间传热）2结构紧凑。3耐压性。可承受10MPa以上的工作压力。4多股流。可允许2-9股流体同时换热。5耐温性。可在-273-+500范围内使用。（可在-273-+500范围内使用）缺点：流道狭小，容易堵塞，清洗污垢困难板翅式换热器的设计计算首先根据已定工作条件，即热负荷、允许压降、流体特性、有无相变、温差大小、最高工作压力等因素，选定翅片型式和规格，然后进行计算。翅片效率翅片壁面总效率

11、 物理意义：把二次传热面和一次传热面同等看待，认为都处于一次传热面的传热温差（tw-tf）下时，对总传热面所打的折扣。板翅式热交换器单元尺寸的决定和设计步骤1根据换热器的工作条件确定其流动形式翅片管热交换器翅片管热交换器是一种带翅（或称肋）的管式热交换器，它可以有壳体也可以没有。构造：翅片管热交换器可以由一根或若干根翅片管组成。如空冷器翅片管热交换器由于在管表面上加翅，不仅传热面积增加，而且可以促进流体的湍流，所以传热系数比光管高1-2倍，特别是当有翅侧的远低于另一侧时，效果尤为显著。采用翅片管可使换热器结构紧凑。另外，翅片材料可与基管不同，材料的选择利用更为合理翅片按其在管子上的排列方式，可

12、分为纵向和横向翅片两大类。通常将翅片设在小侧。当两侧接近时，宜在管内、外两侧均加翅片，或外加翅片，内加扰流元件。翅片管的类型和选择 按照制造方法方法分为整体翅片 焊接翅片 机械连接翅片3.波纹翅片4齿形螺纹翅片5椭圆管翅片空冷器是一种常见的翅片管热交换器，它以空气作为冷却介质,按结构形式分为鼓风式和引风式翅片管管子常为圆形，空冷器中为强化传热也采用椭圆管。椭圆管的管外对流换热系数比光管可提高25%，而空气阻力可降低15-25%。翅片管的基本几何尺寸包括：（1）基管外径和管壁厚。（2）翅片高度和翅片厚度。增加翅高可使翅片表面积增加，但会使翅片效率下降，因而使有效表面积（翅片表面积乘以翅片效率）的

13、增加渐趋缓慢。翅片厚度主要考虑其强度、制作工艺和腐蚀裕量，国产铝翅片和钢翅片一般取0.5-1.2mm。3）翅片距。国产用于空冷器的翅片管的翅片距常为2.3mm。（4）翅化比。指单位长度翅片管翅化表面积与光管外表面积之比。热管换热器分为 1平板式热管（特点是加热侧的面积比较大，一般用于电子器件散热。）2重力热管（结构简单，运行可靠，成本低廉。） 3弯曲热管 特点是管壳设计成扁平结构4扁平热管 5回转式热管 6 分离式热管 7径向热管 8柔性热管热管的工作原理：热管工作时，蒸发段因受热而使其毛细材料中的工作液体蒸发，蒸汽流向冷凝段，受到冷却而凝结成液体，液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发段。热

14、管的应用：1能量回收装置 2等温恒温装置 3太阳能聚热器 4电子和电气设备冷却 5冻土路基加固 6热管空调热管的组成1热管的管壳是受压部件，要求由高导热率、耐压、耐热应力的材料制造。但材料必须与工质相容，即要求热管在长期运行中管壳无腐蚀，工质与管壳不发生化学反应，不产生气体。管壳材料有不锈钢、铜、铝、镍等，也可用贵重金属铌、钽或玻璃、陶瓷等。2管芯是一种紧贴管壳内壁的毛细结构，通常用多层金属丝网或纤维、布等以衬里形式紧贴内壁以减小接触热阻，衬里也可由多孔陶瓷或烧结金属构成应具有的性能：（1）足够大的毛细抽吸压头；（2）较小的液体流动阻力，即有较高的渗透率；（3）良好的传热特性，即有较小的径向热

15、阻。管芯结构种类：（1）紧贴管壁的单层及多层网芯；（2）烧结粉末管芯，由一定目数的金属粉末或金属丝网烧结在管内壁面而成；（3）轴向槽道式管芯，它是在管壳内壁开轴向细槽，以提供毛细压头及液体回流通道，槽的截面形状有矩形、梯形等；（4）组合管芯。它把管芯分成两部分，一部分起毛细抽吸作用，一部分起液体回流通道作用。3热管工作液。应具有较高的汽化潜热、导热系数，合适的饱和压力及沸点，较低的黏度及良好的稳定性。工作液体还应有较大的表面张力和润湿毛细结构的能力，使毛细结构能对工作液作用并产生必须的毛细力。工作液还不能对毛细结构和管壁产生溶解作用，否则被溶解的物质将积累在蒸发段破坏毛细结构热管的工作特性 :

16、对于普通热管，其液体和蒸汽循环的主要动力是毛细材料和液体结合所产生的毛细力。毛细力需要克服液体的流动压降和蒸汽的压降，而液体的体积力在压力平衡中或为零，或为推动力，或为阻力。液体的体积力所起的作用因热管在重力场中所处方位不同而不同，当热管水平放置时体积力在轴向上的分力为零。当热管倾斜而加热段在下时，体积力起辅助液体流动的作用；而当加热段在上时，体积力在轴向的分力起阻止液体流动的作用。在蒸发段内，由于液体不断蒸发，使汽液分界面缩回到管芯里，即向毛细孔一侧下陷，使毛细结构的表面上形成弯月形凹面。而在冷凝段，蒸汽逐渐凝结的结果使液汽分界面高出吸液芯，故分界面基本上呈平面形状，即界面的曲率半径为无穷大

17、。曲率半径之差提供了使工质循环流动的毛细驱动力，用以克服作用于工质的重力、摩擦力以及动量变化所引起的循环阻力。对于吸液芯热管，传热极限是：（1）粘性极限。在蒸汽温度低时，蒸汽在热管内的流动受粘性力支配，即蒸汽流动的粘滞阻力限制了热管的最大传热能力。(2)声速极限。热管中的蒸汽流动类似于拉伐尔喷管中的气体流动。由于蒸发段出口汽速达到声速后不可能再增大，因而传热量也不可能再增加，这时热管的工作达到了声速的极限。（3）携带极限。当蒸汽速度高到能把液面上的液体剪切成细滴并把它们带到冷凝段时，由于液体被大量携带走，使应当通过毛细芯返回蒸发段去的液体不足甚至中断，从而造成蒸发段毛细芯干涸，热管停止工作，达

18、到携带传热极限。（4）毛细极限。又称吸液极限。是指在热管运行中，当热管中的汽体液体的循环压力降与所能提供的最大毛细压头达到平衡时，热管的传热量也就达到了最大值。（5）沸腾极限。当蒸发段径向热流密度很大时，管芯内液体将会沸腾。当热流密度达到某一临界值时，由于大量气泡堵塞了管芯毛孔，减弱或破坏了毛细抽吸作用，致使凝结液回流量不能满足蒸发要求。两相闭式热虹吸管，传热极限主要有：干涸极限、沸腾极限和携带极限热管元件各传热环节热阻（1）环境热源与热管加热段外壁间的换热热阻 （2）热管加热段管壁的导热热阻（3）热管蒸发段吸液芯-液体组合层的传热热阻（5）蒸发段到凝结段蒸汽流动传热热阻（6）凝结段汽-液界面

19、蒸汽的相变换热热阻（7）凝结段吸液芯-液体组合层的传热热阻（8）凝结段管壁的导热热阻. 热管的制造 1）零部件的制备2）零部件的清洗3）充液和真空处理4）检验. 热管热交换器的传热计算1）传热计算的基本方程2）热管元件各传热环节热阻3）对流换热系数的计算4）传热系数的计算5. 热管热交换器的流动阻力计算6. 热管热交换器的热管工作安全性校验1）热管工作温度核算2）单管热负荷计算3）壁温计算热管加热段的最低壁温tp,min至少应大于管外气流的水蒸汽露点tc，强化传热的方法:Q=KFtm,W1. 提高传热系数 手段：增大换热系数h。2. 扩展传热面积；3. 适度增大传热温差。如何增大传热系数: 1

20、从对流介质、方式上进行选择，以增大 h； 2从机理上强化。a. 减小边界层厚度； b. 增加流体扰动；c. 增大流体速度梯度。对流换热强化的场协同原理: 速度与温度梯度之间的夹角应尽可能地小，应尽量平行。减薄热边界层实质上与减小协同角等价；增加流体中的扰动导致协同角的减小；增加壁面附近的速度梯度也使协同角减小。 强化传热技术的效应评价原则：管外h比管内 h 大得多。1）功率、工质流量及压力损失相同时，强化换热器与普通换热器的面积和体积比较。2）工质流量、压力损失及换热器体积相同，换热技术不同时的强化换热器与普通换热器的换热功率比较。3）工质流量、换热器体积和换热功率相同，换热技术不同时的强化换

21、热器与普通换热器的压力损失比较。4）考虑成本及运行费用的评价方法。1单相传热强化, 单相传热强化又分为可分为层流和湍流 强化机理：利用增加二次传热表面、和破坏原来未强化的流体的速度分布和温度分布场。a.提高流速可以增加 h 并减少积垢，这是强化传热的主要途径之一b. 增加管壁粗糙度以强化传热2相变传热强管内层流换热的强化1管道截面形状对强化传热的影响。在各管道中温度条件相同时, 矩形管道能增加换热系数, 但同时阻力也剧增, 这就是管式换热器一般采用圆管而不用换热效果更好的矩形管道的原因。2层流的换热系数通常较低，流体速度和温度的变化分布在整个通道宽度上，故其热阻不像湍流那样基本集中在壁面附近，

22、因此，小尺度的粗糙表面在层流中换热的强化效果不明显。通常采取的强化措施是制造涡流（采用大粗糙度），或造成湍流。但壁面粗糙度过高时，对层流对流换热并不有利。3采用扭曲椭圆管以强化传热。流体在螺旋扭曲椭圆换热管外壁纵向流动时, 会产生复杂的以旋转和周期性的物流分离与混合为主要特点的强扰动; 管内的螺旋扭曲椭圆通道使管程物流产生以纵向旋转和二次流为主要特点的强扰动; 管道内没有任何的流动障碍, 不会使粘稠的流质滞塞管道, 管内阻力增加不大。从温度场和流场耦合的角度来看, 层流状态下换热得以强化的原因在于扭曲管的流体发生旋转, 产生二次流体, 使得流体存在指向壁面的分速度, 提高了壁面的温度梯度, 增

23、强了截面上的速度和温度分布的均匀性。过渡区换热的强化1. 管道截面形状对强化传热的影响在相同流动阻力下选择换热量最大的管道截面形状。（1）对三角形通道，在管道阻力相同的情况下，等边三角形截面管道的换热工况最佳。（2）对槽形通道，高度下降会减小进口扰动，推迟层流流动向紊流流动过渡，降低单位面积的换热强度，但可布置更多的换热面，所以单位体积的换热强度可迅速提高在具有槽形截面通道的换热器中，采用波形换热板可以提高换热系数2波纹管的应用。不锈钢波纹管特殊的波峰与波谷设计使管内流动分为等直径流速型和弧形流速型，流体沿流动方向在波峰处速度降低、静压增大，波谷处速度增加、静压减小，使流速和压力周期性地变化，

24、冷热流体流动时会产生强烈扰动，极大地破坏边界层的形成，使得波纹管的传热系数明显高于直管。但管内流动阻力比直管大，且流速越高流动阻力越大。3增加管壁粗糙度 紊流流动的强化传热1. 采用环状凸出物强化传热。当流体流过环状凸出物时，使壁面上的边界层发生分离，在越过环状凸出物后会形成旋涡，而后再汇合起来继续前进直到流过下一个环状凸出物时再重复这一过程，不断扰动边界层，从而强化了传热过程。当环状凸出物相对节距t/h不变时，环状凸出物相对高度h/d增加将使阻力系数增大。当环状凸出物相对高度不变时，环状凸出物相对节距增大将使阻力系数减小。2. 采用带周向半环状凸出物的管子强化换热。当流体流过带半环状凸出物的

25、管子时，在环状凸出物后面会形成一个紊流强度较大的旋涡，流体流速沿圆周上的分布以及紊流强度的分布都不均匀。在半边凸出物作用下，流体被压向光壁一边，使得光壁一边的边界层厚度减薄，促进了传热的强化。3.采用扩张-收缩管以强化传热。贴近管壁处的粘性边界层中的速度比光滑管高, 因而能够强化4.采用流体脉动强化换热应用流体旋转法强化单相流体管内强制对流换热1扭带管的应用 强化机理 1) 扭带的插入使得圆管的水力直径减小, 从而使得换热系数增大。 2) 扭带的存在使流体产生一个切向速度分量, 流体旋转产生的离心力会产生显著的离心对流作用, 导致管子中心区域的流体与接近管子壁面处的流体之间产生混合, 从而使传

26、热得到强化。另外, 由于壁面处流体剪切应力增大, 边界层厚度减薄, 使换热得以强化。 3) 如果扭带与管子壁面紧密接触, 它们之间的接触热阻较小, 可增大有效的换热表面面积。2间隔扭带管的应用将一系列按照相同旋向扭转180的短扭带元件在内径为di的圆管内平均间隔排列, 相邻元件之间采用直径为dr、长度为Z的金属细杆点焊连接。当扭带元件的间距较大时, 间隔扭带的强化传热效果比连续扭带差。3螺旋片管的应用 扭带的作用是使管内全部流体发生旋转, 因此造成阻力损失无谓地增大。4静态混合器 静态混合器中流体经过反复不断的分割和正反方向的旋转而均匀地径向混合, 有效地增强了主流和近壁区域流体的径向混合。因

27、此, 管子截面上速度和温度分布可接近于柱状流, 在整个横截面上可获得接近于均匀值的速度分布, 流体在管子径向的温度差也显著减小, 从而显著地强化了传热过程。但是, 由于静态混合器中流体的不断分离和混合以及旋流的反复改向, 造成了比扭带大得多的动量损失, 因此这种流动方式也不可避免地增大了阻力损失。5螺纹槽管的应用螺纹槽管内传热强化主要是两种流动方式起决定作用。一种是因为螺旋槽对近壁处流体流动的限制作用, 使管内流体产生附加的螺旋运动, 结果提高了近壁流体与管壁间的相对运动速度, 从而减薄了传热边界层的厚度, 提高了传热速率。另一种流动方式是螺旋槽导致的形体阻力, 它起了造成人工表面粗糙物的作用

28、, 在槽肋的前后产生逆向压力梯度, 使边界层出现分离旋涡, 结果破坏了流动边界, 加强了流体的径向混合, 减少了边界层热阻, 从而提高了传热速率。6螺旋线圈的应用7螺旋内肋管和直内肋管的应用采用螺旋内肋管, 一方面可使流体旋转, 另一方面作为扩展表面的内肋片又扩大了管内换热面积, 两方面的强化传热效应有利于增强传热或降低壁温。直内肋管中流体不发生旋转。管内存在肋片时, 由于湿周增大, 导致管子当量直径减小, 当量直径的减小和管子内壁换热面积的增大使得直内肋管的换热系数高于光管的换热系数。单相流体在管束中强制对流换热的强化 1.单相流体冲刷光管管束的流动和传热方式流体流过管束的方式1）纵向冲刷流

29、动：核反应堆周围冷却流体的流动；锅炉烟气在部分锅炉对流管束外的流动。2）横向冲刷流动空气在管式空气预热器外的流动；烟气在锅炉过热器、再热器和省煤器外的流动。在一般工业换热设备实用的Re数范围内, 流体横向冲刷管束比纵向冲刷管束的换热系数高。 关于顺排和叉排 当流体横向冲刷顺排管束时, 从第二排管子起, 每排管子正对来流的一面位于流体外掠前一排管子而形成的旋涡尾流区内, 受到流体冲刷的情况因而较差。 而当流体横向冲刷叉排管束时, 沿流动方向各排管子受到冲刷的情况大致相同, 各处流体的混合情况较顺排管束有所改善, 因而叉排管束平均换热系数一般比顺排管束高。管排数的多少也影响整个管束的平均换热系数。

30、管束第一排管子的换热类似于流体横向冲刷单管的换热工况。沿流动方向, 每排管子的对流换热系数会不断增大, 其原因是后排管子总是受到前一排管子引起的湍流扰动作用的影响。从第四、五排管子开始, 管束中的流动状况已经变化很小, 管子的平均换热系数趋向一常数。因此, 管束的平均换热系数也趋于一个与管排数无关的终值。实际上, 管束后排受前排管子尾流的扰动作用对平均换热系数的影响要直到十排以上的管子才能消失，单相流体外掠冲刷管束换热通常采用扩展换热面（添加肋）片以及在管子外壁面上增加人工粗糙度的方法来加以强化。1所有这些肋片一方面增大了换热面积，另一方面可以破坏边界层的发展，提供周期性的薄边界层形成涡区，增

31、强涡流区传热元件间的散热，达到强化传热的效果。管外肋片的疏密程度和高度还与管外流体的污染程度和温度水平有关。采用肋片的另一种效应是使肋片一侧管壁温度更加接近于同侧流体温度。若肋片布置在低温流体侧，可使壁温降低；若布置于高温流体侧，可使壁温升高。应考虑管子和翅片材料耐温问题2在管外采用人工粗糙度以强化单相流体换热，是指在管子外壁上形成某种粗糙凸出物，以增强管外流动的湍流度。主要目的不是增大换热面积。强化纵向冲刷管束的换热：一般用小直径金属丝绕在管外，或采用其他形状的低肋管。1.流体横向冲刷肋片管束的流动和传热特性及其影响因素流体横向冲刷肋片管束的流动状况相当复杂, 取决于肋片管束中的三维流动特征

32、和绕流过程中发生的流动分离现象。肋片管束这种管外绕流的复杂组合结构决定了其换热与流动参数、流体热物理性质以及管束一系列几何参数有关。扩展换热面的应用1.板肋式换热器2. 管式板肋换热器1) 波纹型肋片2) 条缝型错置带状肋片 3) 百叶窗型肋片 4) 凸型百叶窗型肋片热交换器的应用1.空气预热器：光管管式-管内烟气，管外空气。空气预热器：强化管管式-管内烟气，插有螺旋片；管外空气。空气预热器：扩缩管管式-管内烟气，管外空气。空气预热器：热管式-翅片管管外烟气、空气。(解决硫酸腐蚀问题的调壁温设计：由于热管的管壁温度基本上与管内蒸汽温度相近，故可用调整烟气段 (hA)值的办法来控制热管管壁温度。

33、)2省煤器： A.膜式省煤器。烟气加热给水。管内水，管外烟气 B.螺旋外肋省煤器。烟气加热给水。管内水，管外烟气。3热管锅炉-应用热管的余热锅炉：热管冷凝段外为水，热管蒸发段外为余热烟气。空气冷却凝结器：间接干冷方式海勒系统（ Heller ）：采用喷射式（混合）凝汽器；管内为热水，管外为空气； 主要是由喷射式凝汽器和装有福哥型散热器的空冷塔构成，系统中的冷却水进入凝汽器直接与汽轮机乏气混合并使其冷凝。受热后的冷却水绝大部分由循环泵送至空冷塔散热器，经与空气对流换热冷却后再送至喷射式凝汽器进入下一个循环4空气冷却凝结器：间接干冷方式哈蒙系统（ Hamon ）：由表面式凝汽器与空冷塔构成，冷却水

34、系统为密闭式循环 从空冷塔冷却出来的冷却水，被用来冷却汽轮机排汽，冷却水在表面式凝汽器受热后，经循环水泵加压送入空冷塔内的散热器，与外部空气进行热交换，经空气冷却后的冷却水再进入表面式凝汽器，构成闭式循环。附：湿塔冷却方式：湿冷塔或喷淋池把循环冷却水喷入空气流中，其中一部分被蒸发散失，即电厂把废热和相当部分水蒸气一起排放到大气中去。附：直流冷却方式：使用冷却水经表面式冷凝器带走废热，将其直接排入大的水体，如湖泊、河流、大海等。5运输动力装置空气冷却器：管内为热水，翅片通道内为空气。6制冷装置中的列管式蒸发器：制冷剂（氨，R22等）在管束外蒸发，载冷剂（CaCl2, 水等）在管内流动。7制冷装置

35、中的板式蒸发器，制冷剂和载冷剂在通道中交叉流动8空气调节器9台式电脑、服务器及工作站CPU的散热10空间核电源：导出堆芯内的核反应热为什么要使用空冷？与常规湿式冷却技术相比，空冷技术最大的优点是节水与环保按冷却方式分类，凝汽器可以分为两大类即湿冷式凝汽器和空冷式凝汽器按照循环水的循环方式：开式和闭式开式系统的循环水取自海水或河水闭式系统则通过冷却塔对循环冷却水以“淋雨”方式与空气进行直接接触空冷、回收入和再循环间接空气冷却系统 混合式 间接空冷凝汽器 海勒式 表面式 间接空冷凝汽器 哈蒙式直接空气冷却系统 直接空冷凝汽器直接空气冷却系统 ACC 直接空冷是指将汽轮机的乏气直接用空气来冷凝，所需

36、冷却空气通常由机械通风方式供应，其散热器是由外表面镀锌的椭圆形钢管外套矩形钢翅片的若干个管束组成的直接空冷系统由大直径排汽管及其热补偿器、空冷凝汽器、螺旋桨式轴流冷却风机及其驱动电机（简称空冷风机）、调速变频器、抽真空系统、冲洗设备、电动真空隔离蝶阀、凝结水精处理装置、空冷热力控制系统等组成优点：冷却效率高。不需要象间接空冷那样通过循环冷却水来冷却汽机排汽，而直接由空气来冷却汽机排汽，减少了中间环节，提高了冷却效率占地面积小。凝汽器和散热器合二为一，称为空冷凝汽器，将其高位布置在汽机房A列外，可比间接空冷大大节省占地 投资较省，一次性投资少 系统调节灵活，冬季运行防冻性能好 换热的对数平均温差比间冷高出1.5倍缺点：运行费用较高。因其背压高，煤耗较大，大型风机多，厂用电也高，所以运行费较高有风机噪音问题，对外界大风的