【正文】 增進(jìn)器是在傳熱面附近設(shè)置一個小物體(不一定與傳熱面相連接)，它可以是各種形狀和型式，最常見的是在傳熱面上等距離設(shè)置突起物，通過攪亂流動來達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的[14]。截面管也是近年來國外研究開發(fā)的強(qiáng)化傳熱元件，可分為蛋形管、豆?fàn)罟芎土庑喂?，統(tǒng)稱為異形管。ISF管的強(qiáng)化傳熱作用主要是內(nèi)表面和二次流的增加所致。內(nèi)波紋螺紋管在湍流時可使對流傳熱系數(shù)增加1倍多。俄羅斯還有1種金屬絲纏繞的繞絲翅片管[14]和氣動噴涂翅片管[13]。翅片密度在50～3000個翅片，與光管相比，給熱系數(shù)可提高1～12倍[11]。外翅片管可以利用液體表面張力減薄冷凝液膜厚度以強(qiáng)化傳熱，這一發(fā)現(xiàn)大大促進(jìn)了新型翅片管的研究開發(fā)。而橫槽管和螺旋槽管不但能強(qiáng)化管內(nèi)傳熱，同時桿(Rod Baffles)、窗口不排管(NTIW)和波網(wǎng)(Nest)等新殼程結(jié)構(gòu)[10]。近年來，Hamon2L ummus公司又新推出一種SRC翅片管(SRC Fin Tube)[3]，用于冷凝傳熱。俄羅斯也開發(fā)出一種稱之為“變形翅片管”[7]的傳熱管，可用于空分裝置的冷凝2蒸發(fā)器[8]。用于有相變強(qiáng)化傳熱的強(qiáng)化沸騰傳熱管有:燒結(jié)多孔表面管、機(jī)械加工的多孔表面管(如日本的Themoexcel2E管)、電腐蝕加工的多孔表面管[5]、T型翅片管、ECR40管和Tube2B型管。 傳熱面形狀的改變改變傳熱面形狀的方法有多種，其中用于無相變強(qiáng)化傳熱的有:橫槽管、螺旋槽管(S管)和縮放管。其所需電場耗用的電力很小。最近還興起一種EHD技術(shù)，即電氣流體力學(xué)技術(shù)，又稱為電場強(qiáng)化冷凝傳熱技術(shù)，進(jìn)一步強(qiáng)化了對流、冷凝和沸騰傳熱， 特別適用于強(qiáng)化冷凝傳熱，并適用于低傳熱性介質(zhì)的冷凝，因而引起人們的普遍關(guān)注[3]。狹義的強(qiáng)化傳熱系指提高流體和傳熱面之間的傳熱系數(shù)。總之，為了適應(yīng)工藝發(fā)展的需要，今后在強(qiáng)化傳熱過程和換熱設(shè)備方面，還將繼續(xù)探索新的途徑。各種新型高效緊湊式換熱器的應(yīng)用范圍將得到進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)今換熱器技術(shù)的發(fā)展以CFD(Computational Fluid Dynamics)、模型化技術(shù)、強(qiáng)化傳熱技術(shù)及新型換熱器開發(fā)等形成了一個高技術(shù)體系[3]。所以，這些年來，換熱器的開發(fā)與研究成為人們關(guān)注的課題，最近，隨著工藝裝置的大型化和高效率化，換熱器也趨于大型化，向低溫差設(shè)計(jì)和低壓力損失設(shè)計(jì)的方向發(fā)展。70年代的世界能源危機(jī)，有力地促進(jìn)了傳熱強(qiáng)化技術(shù)的發(fā)展，為了節(jié)能降耗，提高工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益，要求開發(fā)適用于不同工業(yè)過程要求的高效能換熱設(shè)備[1]。由此可見，換熱器在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用是十分廣泛的，任何化工生產(chǎn)工藝幾乎都離不開它。換熱器是通用的一種工藝設(shè)備，他不僅可以單獨(dú)使用，同時又是很多化工裝置的組成部分。第一章 換熱器簡介及發(fā)展趨勢 概述在化工生產(chǎn)中，為了工藝流程的需要，常常把低溫流體加熱或把高溫流體冷卻，把液態(tài)汽化或把蒸汽冷凝程液體，這些工藝過程都是通過熱量傳遞來實(shí)現(xiàn)的。進(jìn)行熱量傳遞的設(shè)備稱為換熱設(shè)備或換熱器。在化工廠中，換熱器的投資約占總投資的10%——20%，質(zhì)量約為設(shè)備總質(zhì)量的40%左右，檢修工作量可達(dá)總檢修工作量的60%以上。在其他方面如動力、原子能、冶金、輕工、制造、食品、交通、家電等行業(yè)也有著廣泛的應(yīng)用。這是因?yàn)?，隨著能源的短缺(從長遠(yuǎn)來看，這是世界的總趨勢)，可利用熱源的溫度越來越低，換熱允許溫差將變得更小，當(dāng)然，對換熱技術(shù)的發(fā)展和換熱器性能的要求也就更高[2]。同時，對其一方面要求成本適宜，另一方面要求高精度的設(shè)計(jì)技術(shù)。當(dāng)前換熱器發(fā)展的基本趨勢是：繼續(xù)提高設(shè)備的傳熱效率，促進(jìn)設(shè)備結(jié)構(gòu)的緊湊性，加強(qiáng)生產(chǎn)制造的標(biāo)準(zhǔn)化系列化和專業(yè)化，并在廣泛的范圍內(nèi)繼續(xù)向大型化的方向發(fā)展。在壓力、溫度和流量的許可范圍內(nèi)，尤其是處理強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)而需要使用貴重金屬材料的場合下，新型緊湊式換熱器將進(jìn)一步取代管殼式換熱器。 強(qiáng)化傳熱技術(shù)所謂提高換熱器性能，就是提高其傳熱性能。其主要方法歸結(jié)為下述兩個原理，即使溫度邊界層減薄和調(diào)換傳熱面附近的流體，前者采用各種間斷翅片結(jié)構(gòu)，后者采用泡核沸騰傳熱[2]。其原理是，對某些不導(dǎo)電液體的表面施以相垂直的電場，使液體表面變得很不穩(wěn)定，借冷凝液表面的張力作用和在靜電場下液膜的不穩(wěn)定現(xiàn)象使液膜厚度減薄，從而強(qiáng)化冷凝傳熱。人們想盡各種辦法實(shí)施強(qiáng)化傳熱，歸結(jié)起來不外乎兩條途徑，即改變傳熱面的形狀和在傳熱面上或傳熱流路徑內(nèi)設(shè)置各種形狀的湍流增進(jìn)器或插入物。新近又開發(fā)出偏置折邊翅片管(一種間斷翅片管)和螺旋扁管，后者也叫麻花管(Twisted Tube)，這原是瑞士的Allares公司技術(shù)，后經(jīng)布朗公司(Brown Fin tube，Ltd.)改進(jìn)，是一種高效換熱元件[4]。從所報(bào)導(dǎo)數(shù)據(jù)來看，在整體低肋管上切縱槽后再滾壓成型的Tube2B 型管似乎有較高的傳熱性能，它可能符合薄液膜面積較大，隧道與外界液體相通，因而有利于蒸汽流出和液體吸入等要求[6]。用于強(qiáng)化冷凝傳熱的傳熱管有:縱槽管、低螺紋翅片管、鋸齒形翅片管(ST管)和徑向輻射肋管式翅片管(R管)等。內(nèi)翅片管與橫槽管和螺旋槽管一樣，不但可用于單相對流傳熱，也可有效地用于強(qiáng)化管內(nèi)流動沸騰傳熱[9]。隨后有人設(shè)還能強(qiáng)化管外傳熱。人們用不同金屬制造不同形狀的翅片管，其翅片形狀有:三角肋三角槽、梯形肋三角槽、梯形肋梯形槽、三角肋梯形槽和Wolverine Tube2C管等。俄羅斯還介紹了1種空冷器用的軋制翅片管，為雙金屬管，每隔1個翅片有切口，用以強(qiáng)化傳熱[12]。內(nèi)螺旋翅片管(NL管)是美國新開發(fā)的1種高效強(qiáng)化管內(nèi)相變傳熱元件，根據(jù)翅片形狀不同，可分為三角肋、梯形肋和矩形肋等，用于沸騰傳熱。多頭內(nèi)螺紋管(ISF管)也是一種高效強(qiáng)化傳熱管，具有較好的強(qiáng)化管內(nèi)沸騰傳熱的性能，傳熱膜系數(shù)為光管的116～212倍，在相同的傳熱面積下，能夠完成相當(dāng)于光管168%～200%的傳熱負(fù)荷?？捎糜诟墒秸舭l(fā)器，與目前制冷行業(yè)通用的星形內(nèi)肋管蒸發(fā)器相比，質(zhì)量可以減輕近50%。實(shí)驗(yàn)證明，此類管件與光圓管相比，具有顯著的強(qiáng)化傳熱效果。管內(nèi)插