换热器的强化传热技术和传热计算
换热器的传热一直是我们关注的重点技术之一，今天我们就一起来探讨下换热器的强化传热技术和传热计算。
换热器的强化传热
1、强化传热技术
换热器的强化传热就是力求使换热器在单位时间内，单位传热面积传递的热量达到最多。应用强化传热技术的目的是：提高现有换热器的换热能力；减小设计传热面积，以减小换热器的体积和重量；使换热器能在较低温差下工作。传热方程式为：
式中 K—传热系数；
A—换热面积；
△T—平均传热温差。
2、几大换热模式下的强化换热途径
1）对流强化传热
无相变过程强化对流传热技术的研究，可分为管内强化和管外强化两种形式。强化措施大致有：
管外采用新型扩展表面；
管内采用插入物提高搅动程度；
管内外采用异形管，改变管内流体流动状态提高传热；
改变管束支撑件形式，提高流速和搅动程度；
加入不互溶低沸点添加剂，靠汽化潜热提高传热效果。
（2）冷凝强化传热
冷凝传热基本有两种类型，其一为膜状冷凝，其二为滴状冷凝。
膜状冷凝：冷凝液在壁面上形成一层连续不断的液膜。在重力的作用下，液膜不断地沿壁面流动，通过液膜传递给壁面，传热热阻主要集中在冷凝液膜上。强化冷凝传热：减薄或消除冷凝液膜；疏导冷凝液膜迅速流开壁面；减小冷凝传热热阻等等。
传热系数:滴状冷凝＞＞膜状冷凝
滴状冷凝:冷凝液不能润湿壁面，只能在壁面上形成液珠。液珠长大后，受重力的作用不断地携带着沿途的其他液珠沿壁面流下。与此同时，新的液珠又会在原来的途径上重新复生。
实现滴状冷凝的途径有：在金属表面涂上憎水基有机化合物涂层；金属硫化物涂层；贵金属涂层；高分子聚合物涂层；往蒸汽中注入不润湿性介质等。
3）沸腾强化传热
核沸腾传热的强化有三种基本方法：
降低表面的润湿性；
应用带有凹陷形的核化空穴的传热表面；
形成小通道内的液膜蒸发。
沸腾强化传热措施：
表面多孔管，烧结型、电镀型、化学腐蚀和机械加工型；
T形翅片管或Y形管，机加工管型；
整体内螺旋翅片管，强化管内沸腾传热的机加工管型；
椭圆管用于强化降膜蒸发器的传热；
管内加金属丝网强化管内沸腾传热。
换热器传热计算
一：总传热速率方程
1、总传热速率微分方程式
2、局部总传热系数
物理意义：单位传热面积、单位传热温差下的传热速率。反映了传热过程的强度，是衡量换热器工作效率的重要参数。
注意：总传热系数的单位与对流传热系数的单位一样，都为W /(m2 ×°C)，但温度差所代表的区域不同。同样总传热系数也是必须与温度差和传热面积相对应的。
二：传热量的计算
在传热计算中，传热速率和热负荷在数值上一般可视为相等，但其含义不同。
热负荷：由工艺条件决定的，是对换热器换热能力的要求；
传热速率：换热器本身在一定的操作条件下的换热能力，是换热器本身的特性。
热负荷的计算有以下几种：
无相变：
有相变：
三：传热系数的计算
1. 定义式：
2. 求法
（1）选取经验值
（2）实验（现场）测定
（3）K 的计算式
两流体通过壁面包括以下过程：
上述过程的传热量为：
以上三式相加得：
比较有以下结果：
1）当传热面为圆壁时：
2）当传热面为平壁时：
3. 关于K 的讨论
（1）由dQ=K×Dt×dS知，总传热系数在数值上等于单位温度差下的热通量。K的单位与的单位完全一样（W /( m 2 ×°C），或（W /(m2 ×K），但应注意温度差℃（或K）所代表的范围不同。
说明：总传热系数随所取传热面的不同而不同。今后无特别说明时均指基于外表面积的总传热系数。
（3）对圆管：
（4） K 也可以表示为热阻的形式，即：
表明：间壁两侧流体间传热的总热阻等于两侧流体的对流传热的热阻与管壁热传导的热阻之和。
（5）对以下几种情况可以简化：
由此可看出，K值由热阻大（即h小）的一侧流体的传热所控制，要提高K，应提高h小的一侧。
（6）污垢热阻
污垢热阻的存在使K降低，传热速率下降。
如传热面两侧（管壁内、外侧表面上）的污垢热阻分别用Rsi和表示Rso，则前述的K值的计算式变为：
备注：换热器要根据实际的操作情况定期清洗。