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1、第一章 强化管内单相流体强制对流换热,1.1 概述,1.单相流体管内强制对流换热实验关联式,（1）圆形管道截面,管内层流换热,管内湍流换热,管内过渡流流态换热,（2）槽道,（3）等边三角形道,2.单相流体管内强制对流换热强化技术,（1）层流流动时,改变流体的流态,（2）湍流流动时,减薄层流底层厚度,1.2 层流时管内强制对流换热强化,1.改变管道形状,例子：回转式空气预热器,漏风量大、工况良好时为6%8%，密封不良时为20%30%。另外回转式空气预热器的结构复杂、制造工艺和安装要求高、运行维护工作量大，热态自动控制也较为困难。,结构紧凑、体积小、换热面密度高、整机质量轻、金属耗用量少、利于安装
2、布置、低温腐蚀较管式换热器轻等特点，适于在大型锅炉上使用。,条件：矩形通道的高度比a/b=1/5，三角形通道截面形状为顶角为40度的等腰三角形。,比较结果：矩形通道换热器的摩擦阻力损失比三角形通道低 30%，而换热面长度比三角形通道短18%。,在管子数目相同、工质流量及管道横截面周界均给 定的条件下，圆管的流通横截面积最大，矩形的最小，而流速恰好相反；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。,动力消耗、制造工艺、强度、换热面污染度等,2.改善边界层中换热工况,（1）换热器长通道分隔成多个短通道,（2）管内插入物技术,纽带,原理：产生旋转流动和二次流，在离心力作用下使
3、中心流体 同壁面边界层流体充分混合，减薄边界层,螺旋线圈,内插螺旋线圈强化层流区换热，换热系数可提高3.5倍,绕花丝内插物,由几组相同的线圈环绕同一中心轴线扭转而成，形成一种多孔体，流体分子微团，其在传热和 流动方向上不断做复杂的三维宏观混合。,弥散效应：多孔体的弥散效应可以使流体在低流速下转变为 湍流，产生与涡流相似的效果，令流体内部温度 分布均匀，从而增大壁面附近温度梯度，使换热 增强。,（3）增加粗糙度,当管壁粗糙度较小时，粗糙度对换热和阻力没有影响,当管壁粗糙度较大时，流体在粗糙度处形成涡流，对换热和阻力有影响,但管壁粗糙度过高，对层流时的对流换热并不有利,砂粒型粗糙管,较难加工,（4
4、）扭曲椭圆管,纵向旋转和二次流管内阻力增加不大,2023/3/18,17,1.3 过渡区时管内强制对流换热强化,1.管道截面形状,非圆形管道,正规过渡区,非正规过渡区,有角的管道,无角的管道,2023/3/18,18,（1）正规过渡区等腰三角形管道,管道大部分出现紊流，而在角上存在层流工况。,Re增大，角上层流区减小 在当量直径相同时，顶角减小，管道阻力和换热 强度都成比例下降,2023/3/18,19,（2）正规过渡区波形换热板,当单位换热面积流动阻力相同时，采用波形板结构换热量比光板结构 增加40-50%。,2023/3/18,20,（3）正规过渡区新型不锈钢多层波形管,壁厚为0.4-0.5mm的 特种不锈钢板材,滚压成不同规格的圆形薄壁光管,将焊缝错开套装成多层薄壁圆形光管,利用特殊工艺涨波凸起成型,2023/3/18,21,直径段,速度降低、静压增大,弧形段,速度增加、静压减小,周期性变化,轴向伸缩能力较强，减小温差应力，能适应较大的温度变化,2023/3/18,22,通道高度下降,减小进口扰动，推迟层流向紊流过渡，通道易堵,可以布置更多换热面，单位体积换热强度增强，可减小换热器体积,从多方面综合考虑,2023/3/18,23,2.管壁人工粗糙度,（1）Re的影响,2023/3/18,24,（2）对Rec的影响,（3）粗糙度大小的影响,
