制冷领域的强化传热技术

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强化传热的原则
由传热过程的计算公式 Q = kF△t， 增加单位时间内的传热量，我们应该分别从传热系数、传热面积以及传热介质之间的温差进行考虑。

1.增加冷热液体之间的平均温差△t
在换热器中，冷热流体的流动方式主要有四种，顺流，逆流，交叉流，混合流。在冷热流体进出口温度相同的情况下，逆流的平均温差最大，顺流的平均温差最小，因此为了增加单位时间的传热量，应该尽可能的采用逆流或者是接近逆流的传热方式。另外还可以采用增加冷热流体进出口温差来增加△t，比如某传热设备采用水冷的时候达不到要求，则可以采用氟里昂来进行冷却。另外还可以考虑矿物油、联苯等作为加热介质。
2.扩大换热面积
扩大换热面积是常用的增加换热量的方法，采用小管径管，一方面可以提高管子的耐压能力，另外在同等重量的管材的情况下，增加了管子的使用表面积。但是需要注意的是，在采用各种形式的肋片增加传热表面积的时候，肋片必须加在传热系数较小的一侧，否则达不到增强传热的效果。
扩展表面的主要形式有：普通肋片管、销钉管、鳍片管等。
3.提高传热系数
K=1/(1/α1+δ/λ+1/α2 )
其中导热部分的热阻可以忽略，则传热系数近似等于：k=α1α2 /(α1 +α2 ),由此可以看出，增加k，就必须增加α1α2 之中较小的一个。
强化传热的措施
就目前的技术水平讲，强化传热的主要措施分为耗功强化与无功强化两种。前者如机械搅拌，机械震动，静电场等。后者主要采用的是特殊处理法，表面处理法，添加剂法，强化元件法等。
1.单向管内流动的强化传热
流体旋转法：管内插入纽带，静态混合器，螺旋片，金属螺旋线圈等。
改变流道的形状：对于层流和过渡工况，应该尽量使流动过渡到湍流状态，采用的方法可以是改变管道的外形，或者是改变管道的截面形状。对于湍流工况，最为常用的就是改变管道的截面形状。如采用横槽纹管，扩张－收缩管。
2.单向管外对流的强化传热
平板上的扩展表面：当换热面一侧为气体，另外一侧为液体的时候，因为气体侧的换热系数比液体侧小的多（一般比液体侧小10～50倍）。这是应该采用扩展换热面的方法来提高气体侧的对流换热系数。现阶段，主要的异性换热表面主要有，波形扩展换热面，叉排短肋扩展面，销钉形扩展面，多孔形扩展面，百叶窗形扩展面等。
圆管上的扩展表面：为了强化传热，工程上采用各种异形管代替圆管，如椭圆管，滴形管，透镜管，其中扁管与椭圆管应用最为广泛。
3. 单向介质对流耗功的强化传热
机械搅拌，震动法，包括换热表面的震动以及流体的震动。
添加剂法：在流动的液体中加入固体颗粒，或者是在气体中喷入固体或者是液体颗粒，达到破坏换热边界层的目的，从而实现强化传热。
抽压法等。