传热学的发展及应用1+页码

传热学的发展及应用传热学的发展及应用传热学的发展及应用传热学的发展及应用卜康龙摘要：传热学从形成到现在已经经历了几个世纪，取得了许多成就，且越来越多的与其它学科相互交叉，如：航空航天、生物医学、工业生产等，由于问题的复杂化和多样化，不断有新的研究方法、新的技术以及新的理论被运用其中。关键词：传热学；传热方式；发展历程；微尺度传热传热学是一门研究由于有温度差异而引起的能量传递过程的规律及其具体应用的学科。热和冷是人们熟知的一对固有矛盾。而热量的传递,则是最常见的自然现象之一。自发的传热,永远使对立的冷热双方各向自己的反面转化:原先温度比较高的,将因传走热量而逐渐冷却,表现为温度下降或者气体冷凝和液体凝固，原先温度比较低的,则因得到热量而逐渐被加热,表现为温度升高或者固体熔化和液体蒸发。无论固体液体或者气体,只要相互之间或者内部各部分之间存在温度差异,就会出现传热。通常认为传热可有三种在本质上互不相同的基本方式:热传导(导热)、热对流和热辐射。热传导是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程，简称导热。热对流是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。工程上广泛遇到的对流换热，是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程，它是热传导和热对流综合作用的结果。决定换热强度的主要因素是对流的运动情况。热辐射是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。它是波长在0.1～100微米之间的电磁辐射，因此与其他传热方式不同，热量可以在没有中间介质的真空中直接传递。太阳就是以辐射方式向地球传递巨大能量的。每一物体都具有与其绝对温度的四次方成比例的热辐射能力，也能吸收周围环境对它的辐射热。辐射和吸收所综合导致的热量转移称为辐射换热。实际传热过程一般都不是单一的传热方式，如\o"火焰"火焰对\o"炉壁"炉壁的传热，就是辐射、对流和传导的综合，而不同的传热方式则遵循不同的传热规律。为了分析方便，人们在传热研究中把三种传热方式分解开来，然后再加以综合。1传热的发展历程传热学作为学科形成于19世纪。导热和对流两种基本热量传递方式早为人们所认识，第三种热量传递方式则是在1803年发现了红外线才确认的，它就是热辐射方式。三种方式基本理论的确立则经历了各自独特的历程。在批判“热素说”确认热是一种运动的过程中，科学史上的两个著名实验起着关键作用。其一是1798年伦福特钻炮筒大量发热的实验，其二是1799年戴维两块冰块摩擦生热化为水的实验。确认热来源于物体本身内部的运动开辟了探求导热规律的途径。19世纪初，兰贝特、毕渥和傅里叶都从固体一维导热的实验研究入手开展了研究。1804年毕渥根据实验提出了一个公式，认为每单位时间通过每单位面积的导热热量正比例于两侧表面温差，反比例于壁厚，比例系数是材料的物理性质。这个公式提高了对导热规律的认识。1807年他提出了求解场微分方程的分离变量法和可以将解表示成一系列任意函数的概念，得到学术界的重视。1812年法国科学院以“热量传递定律的数学理论及理论结果与精确实验的比较”为题设项竞奖。经过努力，傅里叶于1822年发表了他的著名论著“热的解析理论”，成功地完成了创建导热理论的任务。他提出的导热定律正确概括了导热实验的结果，现称为傅里叶定律，奠定了导热理论的基础。他从傅里叶定律和能量守恒定律推出的导热微分方程是导热问题正确的数学描写，成为求解大多数工程导热问题的出发点。他所提出的采用无穷级数表示理论解的方法开辟了数学求解的新途径。傅里叶被公认为导热理论的奠基人。在傅里叶之后，导热理论求解的领域不断扩大，许多学者作出了贡献，其中，雷曼、卡斯劳、耶格尔和亚科布等人的工作值得重视。

在热对流方面，英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。流体流动的理论是对流换热理论的必要前提。1823年纳维提出的流动方程可适用于不可压缩性流体。此方程1845年经斯托克斯改进为纳维—斯托克斯方程，完成了建立流体流动基本方程的任务。然而，由于方程式的复杂性，只有很少数简单流动能进行求解，发展遇到了困难。这种局面一直等到1880年雷诺提出了一个对流动有决定性影响的无量纲物理量群之后才有改观。这个物理量群后被称为雷诺数。在1880至1883年间雷诺进行了大量实验研究，发现管内流动层流向湍流的转变发生在雷诺数的数值为1800至2000之间，澄清了实验结果之间的混乱，对指导实验研究作出了重大贡献。比单纯流动更为复杂的对流换热问题的理论求解进展不大。1881年洛仑兹自然对流的理论解，1885年格雷茨和1910年努谢尔特管内换热的理论解及1916年努谢尔特凝结换热理论解分别作出了贡献，只是为数不多。具有突破意义的进展要推1909和1915年努谢尔特两篇论文的贡献。他对强制对流和自然对流的基本微分方程及边界条件进行量纲分析获得了有关无量纲数之间的原则关系。开辟了在无量纲数原则关系正确指导下，通过实验研究求解对流换热问题的一种基本方法，有力地促进了对流换热研究的发展。考虑到量纲分析法在1914年才由白金汉提出，相似理论则在1931年才由基尔皮切夫等发表，努谢尔特的成果有其独创性。努谢尔特于是成为发展对流换热理论的杰出先驱。在微分方程的理论求解上，两个方面的进展发挥了重要作用。其一是普朗特于1904年提出的边界层概念。他认为，低粘性流体只有在横向速度梯度很大的区域内才有必要考虑粘性的影响，这个范围主要处在与流体接触的壁面附近，而其外的主流则可以当作无粘性流体处理。这是一个经过深思熟虑、切合实际的论断。在边界层概念的指导下，微分方程得到了合理的简化，有力地推动了理论求解的发展。1921年波尔豪森在流动边界层概念的启发下又引进了热边界层的概念。1930年他与施密特及贝克曼合作，成功地求解了竖壁附近空气的自然对流换热。数学家与传热学家合作，发挥各自的长处，成为科学研究史上成功合作的范例。其二是湍流汁算模型的发展。1925年的普朗特比拟，1939年的卡门比拟以及1947年马丁纳利的引伸记录着早期发展的轨迹。由于湍流问题在应用上的重要性，湍流计算模型的研究随着对湍流机理认识的不断深化而蓬勃发展，逐渐发展成为传热学研究中的一个令人瞩目的热点。它也有力地推动着理论求解向纵深发展。还应该提到，在对流换热理论的近代发展中，麦克亚当、贝尔特和埃克特先后作出了重要贡献。

在热辐射的早期研究中，认识黑体辐射的重要意义并用人工黑体进行实验研究对于建立热辐射的理论具有重要作用。1889年卢默等人测得了黑体辐射光谱能量分布的实验数据。19世纪末斯蒂芬(J，Stefan)根据实验确立了黑体辐射力正比于它的绝对温度的四次方的规律，后来在理论上被玻耳兹曼所证实。这个规律被称为斯蒂芬—玻耳兹曼定律。热辐射基础理论研究中的最大挑战在于确定黑体辐射的光谱能量分布。1896年维恩通过半理论半经验的方法推导出一个公式。这个公式虽然在短波段与实验比较符合，但在长波段则与实验显著不符。几年后，瑞利从理论上也推导出一个公式，此公式1905年又经过金斯改进，后人称它为瑞利—金斯公式。这个公式在长波段与实验结果比较符合而在短波段则与实验差距很大，而且随着频率的增高，辐射能量将增至无穷大，这显然是十分荒唐的。瑞利—金斯公式在高频部分即紫外部分遇到了无法克服的因难，简直是理论上的一场灾难，因此被称为“紫外灾难”。“紫外灾难”的出现使人们强烈地意识到，原先以为已经相当完美的经典物理学理论确实存在着问题。问题的解决有赖于观念上新的突破。普朗克决心找到一个与实验结果相符的新公式。经过艰苦努力，他终于在1900年提出了—个公式。其后的实验证实普朗克公式与实际情况在整个光谱段完全符合。在寻求这个公式的物理解释中，他大胆地提出了与经典物理学的连续性概念根本不同的新假说，这就是能量子假说。能量子假说认为，物体在发出辐射和吸收辐射时，能量不是连续地变化的，而是跳跃地变化的，即能量是一份一份地发射和一份地吸收的，每一份能量都有—定的数值，这些能量单元称为“量子”。科学发展的道路往往是曲折的。普朗克公式因为缺乏理论依据而在当时不为人们所接受。普朗克本人对他的新假设认识上也有反复。只有在1905年爱因斯坦的光量子研究得到公认后，普朗克公式才为人们所接受。按照量子理论确立的普朗克定律正确地揭示了黑体辐射能量光谱分布的规律，奠定了热辐射理论的基础。在物体之间的辐射热量交换方面有两个重要的理论问题。其一是物体的发射率与吸收比之间的关系问题。1859和1860年基尔霍夫的两篇论文提供了解答。虽然他在1860年论文中的证明是针对单色和偏振辐射的，然而它的重要意义正在于对全光谱辐射的推广。其二是物体间辐射换热的计算方法。由于物体之间的辐射换热是一个无穷反射逐次削弱的复杂物理过程，计算方法的研究有其特殊的重要意义。1935年波略克借鉴商务结算提出的净辐射法，1954年霍特尔提出、1967年又加以改进的交换因子法以及1956年奥本亥姆提出的模拟网络法，是三种受到重视的计算方法。他们分别为完善此类复杂问题的计算方法作出了贡献。

除了上述按基本热量传递方式的发展以外，测量新技术、计算机、激光技术等新技术引入实验研究，对传热学的发展也发挥了重要作用。还要特别提到的是，由于计算机的迅速发展，用数值方法对传热问题的分析研究取得了重大进展，在20世纪70年代已经形成一个新兴分支一数值传热学。近年来，数值传热学得到了蓬勃的发展，显示出它的巨大活力。从以上发展简史可以看出，传热学已经发展成为一门理论体系初具和发展充满活力的基础学科。它在生产发展的推动下成长。同时，它的建立和发展反过来又促进生产的进步发展。当前，能源技术、环境技术、材料科学、微电子技术、空间技术等新兴科学技术的发展，向传热学提出了新的课题和新的挑战。可以相信，传热学在迎接时代新挑战的过程中，必将获得更大的发展，取得更加辉煌的成就。2传热研究的现状及应用20世纪以前，传热学是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪以后，传热学作为一门独立的技术学科获得迅速发展，越来越多地与热力学、流体力学、燃烧学、电磁学和机械工程学等一些学科相互渗透，形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热和数值计算传热等许多重要分支。传热学理论广泛存在于工程技术领域。提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热问题。现在，机械工程仍不断地向传热学提出大量新的课题。如浇铸和冷冻技术中的相变导热，切削加工中的接触热阻和喷射冷却，等离子工艺中带电粒子的传热特性，核工程中有限空间的自然对流，动力和化工机械中超临界区换热，小温差换热，两相流换热，复杂几何形状物体的换热，湍流换热等。随着激光等新的实验技术的引入和计算机的应用，为传热学的发展提供了广阔前景。当前，能源与环境问题面临着新的挑战，传热作为能源动力系统的基本过程之一，传热部件性能的优劣直接影响系统效率、安全性及可靠性。同时，国际学术前沿也需要将热物理学科和材料学科、化学学科进行交叉。2004年6月中科院力学所国家微重力实验室承担的院知识创新重要方向项目“微重力科学若干基础性研究”在两相流传热研究方面取得新进展。1、微细通道流动与传热实验——矩形窄通道内单相强迫对流传热与流动沸腾两相传热现象研究发现尺度减小传热强化，但临界热流降低，与微重力两相流型进行了比较，二者具有很强的相似性，能够进行相互模拟。2、空间池沸腾传热实验装置研制与地面实验——研制返回式卫星搭载实验装置(目前正样装置加工准备就绪)，利用模样产品开展地面实验工作，对空间搭载实验所要求的各项功能均进行了实验验证，并着重对地面常重力环境中稳定的双模态过渡沸腾现象进行了实验研究，发现双模态过渡沸腾曲线并不像文献中所报导的是直线，而是右邻近CHF点处存在一极小值，影响到实际传热形态的变化。3、微重力两相流现象的相似规律研究——分析重力对两相流型特征的影响，提出了气液两相流型的重力无关判据和相似性准则，为地面模拟实验设计及其数据解释提供理论指导。4、微重力气液两相环状流特征分析与实验研究——针对复杂信号多尺度特性发展了一套双重小波包分解算法，能较好地提取复杂信号的本质特征，为环状流界面波实验数据的分析作好准备。2011年3月，中科院广州能源研究所地热能实验室科研人员前往山东富尔达地热能工程技术联合研发中心进行中低温发电机组有机工质传热性能实验，实验取得新进展。实验主要研究了有机工质在各种不同热源温度和热水温差下的传热特性和运行规律，并对蒸发器和冷凝器的传热效果进行了测试，为中低温发电机组的研制开发提供了基础数据。2011节能控排传热进展国际研讨会，国内外20余名传热领域知名学者在会上作主题报告。大会分别就可再生及清洁能源、高温换热器、紧凑式换热器、多相流、多孔介质、辐射及能源储蓄等9个议题中的传热传质问题进行分组讨论和交流。久立特材核电站蒸发器用800合金U形传热管已于2012年1月9日通过了中国核能行业协会产品鉴定。2013年该产品正式交付使用并通过验收，表明久立特材已成为世界上第三家能生产核电蒸汽发生器用800U形传热管生产的企业,并标志着该核电关键产品已真正实现了国产化。2012年北京志盛博卡节能技术研究院联合北京某公司共同研究开发的ZS-411辐射散热降温涂料是一种辐射热量加快热量传导的一种涂料，辐射散热降温涂料能够以1-13.5μm波长形式发射走所涂刷在物体上的热量，降低物体表面温度，新型辐射散热涂料选用了具有较高的可见光和近红外光反射率较高的热红外发射率和稳定性的志盛威华特有的散热高传导溶液，溶液里加入了具有较高的热传导率和发射性纳米碳管、具有电子跃迁多种尖晶石和保持涂层整体稳定性的稀土元素氧化物等，在原有的基础上提高散热传导20%以上，特别是在真空环境中加快散热率可以提高60%以上。2013年6月新疆六师的1100MW超超临界褐煤锅炉点火成功，锅炉内的温度升高到1450℃，锅炉外表面温度还维持在55℃。锅炉超高内部温度，超低的外部温度，高效的锅炉隔热保温系统充分发挥作用。当前我国工业锅炉能源资源浪费情况十分严重，节能潜力很大，随着不可再生资源的减少，能源价格飞速上涨以及世界对环保、节能减排的日益重视。锅炉市场发展的趋势逐渐转向热效能高、环保、节能等特点。传统老式电热、燃油、燃煤、燃气锅炉由于耗能高、污染大、安全性差等原因将逐步退出历史舞台。2013年中国工程热物理学会传热传质学术会议暨国家自然科学基金传热传质领域项目进展交流会议”在重庆成功召开。参加本年度“中国工程热物理学会传热传质学术年会暨国家自然科学基金传热传质领域项目进展交流会议”交流的学术论文达814篇，基金项目进展交流139项。会议包含11个专题：传热传质类自然科学基金项目交流、热传导、对流换热、相变换热、辐射换热、微小尺度传热、生物传热、多孔介质传热传质、测量及显示技术、数值模拟、工业应用、换热器及其它。会议还特别在26日晚上设置了传热传质学科交叉前沿论坛，作了“AchievingSynergyamongtheFlowsofMass,Ions,andElectronsinElectrochemicalPowerSystems”,“热辐射光谱特性与传输——国防科技中的应用”,“生物质能源技术的若干关键问题”,“通向肿瘤高端能量治疗装备：热科学的独特价值”,“飞行器传热传质学问题研究”,“水合物形成过程的热质传递”等交叉学科报告，向与会师生展现了传热传质学科与其他学科交叉所产生的魅力，开发了与会师生的科研智力，为其今后的科研方向指明了道路。中国科学院工程热物理研究所传热传质研究中心科研人员研究出由聚合物先驱体法制备的SiOC大孔陶瓷的传热性能存在“构效关系”。SiOC大孔陶瓷室温下表观热导率在0.041W•m-1•K-1~0.078W•m-1•K-1的量值，该隔热性能可与已报道的铝气凝胶和碳气凝胶相比拟。针对SiOC大孔陶瓷的实际微观结构，提出了描述其热输运的立方阵列交叉纳米球模型（如图1所示）并发展了预测有效热导率的理论公式。研究进一步揭示了相同热解温度形成的SiOC大孔陶瓷的表观热导率主要受SiOC固相体积分数的影响，而经不同热解温度形成的SiOC大孔陶瓷，其微观结构参数，尤其是相邻颗粒间接触长度与颗粒直径的比值a/d是影响其热输运的另一个关键因素日本京都2014国际传热大会上，中国科学院理化技术研究所研究员、清华大学双聘教授刘静获得国际传热界最高奖项之一威廉•伯格奖（TheWilliamBegellMedal），这是中国科学家首次获得国际传热界最高奖项和荣誉。在国际传热大会上，刘静研究员以“通向恶性肿瘤靶向冷冻或热消融治疗的途径：生物体系内热量的精准输运”为题作了45分钟大会主题报告。油菜是经济价值高、发展潜力大的油料作物，也是蛋白质、饲料、蜜源和能源作物，油菜籽的干燥和储存联系油菜高产，栽培和油脂深加工综合利用。杨玲等[1]在分析油菜籽干燥特点和主要干燥技术的基础上，综述了油菜籽热风干燥传热传质与优化的研究进展，以期为油菜籽热风干燥装置设计、干燥工艺、参数和过程优化等的研究提供依据，其有关油菜籽热风干燥传热传质与优化的研究多限于实验层面，不具有广泛适用性。传统干燥理论和模型大多以Luikov理论和Whitaker理论为基础，对其适当简化或修正，由于假设多孔介质为均匀分布连续介质，无法揭示局部和整体之间的本质联系。将分形理论与孔道网络模型相结合是多孔介质干燥尺度综合的有效方法。数值研究有宏观、多尺度和微观三个层面，借助CFD技术可以有效获悉干燥速率、能量消耗和湿分分布等信息，优化干燥装置和过程控制。油菜籽热风干燥实验研究主要集中在干燥特性、干燥品质及其测量技术等方面，为获得良好的干燥品质，应注意干燥工艺、参数和过程优化。国内外学者和研究人员对多孔介质热风干燥传热传质机理、干燥特性、干燥品质、干燥工艺及过程控制等进行了大量的研究，并取得了很多研究成果，2014年10月，中广核检测技术有限公司完成了台山核电EPR堆型国内首台机组蒸汽发生器传热管涡流役前检查工作。此次蒸发器传热管涡流役前检查工作，是中广核检测技术公司自主研发的核心检验技术首次应用于EPR堆型三代机组，具有新堆型、新研制检验设备首次应用、工期窗口设置短的特点。该里程碑节点如期完成，标志着中广核检测技术公司自主研制设备在EPR三代机组上的成功应用，为台山核电役前检查项目全面顺利开展奠定了良好开局。2014年北大在超/近临界流体微尺度流动传热研究方面有突破。张信荣课题组从超/近临界流体边界层对流稳定性的角度，首次分析了开放通路系统中的超/近临界流体受到局部热扰动时，由于其极低的热扩散系数和较高的膨胀特性，从而迅速在热源附近建立薄热边界层以及发生失稳现象的热动力过程，从基本的微尺度热对流稳定性角度解释了上述的特殊涡流动现象。这一过程最终归结为经典的K-H不稳定性和R-T不稳定性在微尺度特殊流体方面的拓展。其要点在于超/近临界流体薄热边界层热声扰动过程与重力的耦合作用，并且在不同时间尺度上又有不同的具体演化，相应的结果发表在PhysicaA398(2014)10-24。在以上工作的基础上，课题组又针对该种微尺度涡流动混合机理和多工况表现进行了系列的分析研究，给出了超/近临界流体微尺度热扰动混合过程特性参数，并指出了该种机理在超临界流体萃取、微尺度化工混合搅拌以及微流体热力学方面潜在的应用，相关的结果发表在Chem.Eng.Sci.97(2013)67-80和J.Nanosci.Nanotech.14(2014)1-8。课题组还申请了国家发明专利(“一种基于超临界流体的微通道混合方法”)，同时，课题组还进一步深入到了微尺度超/近邻界流体传热这一领域，在复杂变物性流体传热过程和传热优化、考虑了活塞效应(PistonEffect)的传热过程与传统传热过程的异同、超/近临界流体微尺度换热自加速和自膨胀等现象等方面获得了一系列新的发现，这一方面初步的结果和总结发表在Appl.Therm.Eng.DOI:10.1016/j.applthermaleng.2013.11.036以及《应用数学与力学》杂志(邀请论文，2014年3月第3期，pp.233-246)。课题组近期的研究集中在进一步深化超/近临界流体微尺度流动动力学和传热机理方面，系列成果预期将促进超临界流体物理和热力过程产生新的理解，同时对微尺度流体理论和创新设计也期待有所促进。工程热物理所相变微胶囊粉体传热研究取得进展。微胶囊化可以将功能物质封装转变成无数微小工作单元，可使其具有特殊性质和用途，大大扩展了各种材料的使用领域和场合。随着高分子科学和技术的进步，微胶囊的制备方法也得到了长足的发展，多种多样的微胶囊逐渐开发出来，在药物控制释放、生物制品、涂料、阻燃剂、纺织、感光材料以及相变材料等领域得到了广泛应用。中国科学院工程热物理研究所传热传质研究中心科研人员以脲醛树脂为壳材，石蜡为芯材，采用原位聚合法制备的相变微胶囊为样品，采用3ω谐波探测技术测量得到的有效热导率为依据，通过分析样品的传热过程，建立相应的有效热导率理论模型。2014年以来中国科学院炭材料重点实验室在石墨烯柔性散热体领域先后取得重要进展。中科院山西煤炭化学研究所709组与清华大学和中科院金属研究所相关团队合作，结合石墨烯和碳纤维领域的学科优势，成功研制出高导热石墨烯/炭纤维柔性复合薄膜。同时，山西煤化所708组与709组合作，系统研究了氧化石墨烯薄膜在炭化过程中的导热性能演变机制，并获得高性能热还原氧化石墨烯薄膜。石墨烯基薄膜可作为柔性面向散热体材料，满足LED照明、计算机、卫星电路、激光武器、手持终端设备等高功率、高集成度系统的散热需求。这些研究成果为结构/功能一体化的炭/炭复合材料的设计提供了一个全新视角。中国产业信息网发布的《2014-2019年中国板式换热器行业专项调研及投资趋势预测报告》指出：换热器是实现工业生产过程中热量交换和传递不可缺少的设备，热交换器的吨位约占整个工艺设备的20%~30%。换热器作为工业生产装置中的重要节能设备，在工业领域特别是在石油、化工、电力冶金等耗能大的行业中大量应用。在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置几乎全是由换热器组成的。另一方面，换热器本身也是工业耗能、耗水大户。换热器设备耗能量占工业用能的13%~15%。我国工业冷却用水量占工业用水总量的80%左右，取水量占工业取水总量30%~40%。火力发电、钢铁、石油、石化、化工、造纸、纺织、有色金属、食品与发酵等八个行业取水量约占全国工业总取水量的60%。因此，发展高效节能的换热技术与设备对实现工业节水、节能具有重要意义。目前中国换热器市场主要集中于石油、化工、冶金、电力、船舶、集中供暖、制冷空调、机械、食品、制药等领域。石油、化工行业是换热器最主要的应用领域，约占换热器30%的市场份额。石油、化工生产中几乎所有的工艺过程都有加热、冷却或冷凝过程，都需要用到换热器。电力和冶金两大行业所需的换热器约占换热器市场16%的份额。由于城市集中供热中心二次热交换器、制冷空调蒸发器冷凝器的大量应用，集中供暖和制冷空调行业约占换热器行业8%的市场份额。船舶行业应用大量的中央冷却器等换热设备，约占换热器行业8%的市场份额；机械行业在汽车、工程机械、农业机械中应用大量的机油冷却器、中冷器等换热器，约占换热器行业8%的市场份额。此外，在食品、医药等领域，换热器用量也较大。换热器的技术发展现阶段强调生产成本、运行成本、环境消耗成本等综合成本与冷却效果的优化匹配。世界换热器产业在产品与技术方面的发展趋势主要表现为产品大型化、高效化、节能化。此外，换热器新材料的开发应用、产品技术的更新换代、不同应用领域产品的细分化也都是行业的发展趋势。最近，据美国“华盛顿自由灯塔”网站12月4日报道称，中国进行了新型高超音速导弹（高超音速飞行器的一种）的第三次试射。高超音速飞行器是指飞行速度超过5倍音速的飞机、导弹、炮弹之类的有翼或无翼飞行器,具有较高的突防成功率和侦查效能,能大大扩展战场空间。对于该项研究，超燃冲压发动机的研制尤为重要，而传热学与其研制有着极其重要的关系。其一，由于高超声速推进系统极高的热负荷，因此需要耐高温的陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料，同时需要燃料在工作过程中完成许多部件的冷却任务。其二，保持超燃冲压发动机的稳定燃烧工作难度也很大。由于空气和燃料的混合和燃烧时间非常短燃烧控制像骑自行车来遥控从身边极速驶过的高铁一样困难。超燃冲压发动机的工作窗口极其狭窄，错过一点点，就不能够维持工作。随着燃烧的持续，发动机温度升高，起燃烧环境也随之变化，不及时补偿的话也会破坏燃烧条件，使持续燃烧失败。这些都需要利用传热学的知识进行研究。蒋劲，张若凌[2]进行了再生冷却超燃