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新型高效冷卻器技術進展及其應用

發布時間：

2018/10/29

引言由于制造工藝和技術水平的限制，早期的冷卻器只能采用簡單結構，傳熱面積小、體積較大、笨重，如蛇管式冷卻器等。但隨著制造工藝的發展，慢慢的出現了管殼式冷卻器的，這種冷卻器的單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果較好，長期以來在工業生產中已成為一種典型的冷卻器，到了20實際20年代又出現了板式冷卻器，以板代管制成的冷卻器，結構緊湊、傳熱效果好。傳統的冷卻器種類繁多，也沒有一個統一的劃分方法，目前主

　　引言由于制造工藝和技術水平的限制，早期的冷卻器只能采用簡單結構，傳熱面積小、體積較大、笨重，如蛇管式冷卻器等。但隨著制造工藝的發展，慢慢的出現了管殼式冷卻器的，這種冷卻器的單位體積具有較大的傳熱面積，而且傳熱效果較好，長期以來在工業生產中已成為一種典型的冷卻器，到了20實際20年代又出現了板式冷卻器，以板代管制成的冷卻器，結構緊湊、傳熱效果好。傳統的冷卻器種類繁多，也沒有一個統一的劃分方法，目前主要的劃分方法有：

　　新型高效冷卻器

　　按照熱流體與冷流體的流動方向來分：順流式、逆流式、錯流式、混流式。

　　按照傳送熱量的方法來分：間壁式、混合式、蓄熱式等三大類。其中間壁式冷卻器的冷、熱流體被固體間壁隔開，并通過間壁進行熱量交換的冷卻器，因此又稱表面式冷卻器，這類冷卻器應用最廣。

　　間壁式冷卻器根據傳熱面的結構不同可分為管式和板面式。管式冷卻器以管子表面作為傳熱面，包括套管式冷卻器和管殼式冷卻器等;板面式冷卻器以板面作為傳熱面，包括板式冷卻器、螺旋板冷卻器、板翅式冷卻器、板殼式冷卻器和傘板冷卻器等。目前屬管式冷卻器和板面式冷卻器的應用范圍最廣。

　　新型高效冷卻器的技術進展

　　所謂新型高效冷卻器是指在傳統的冷卻器基礎之上通過強化傳熱技術來提高冷卻器的換熱效率，減少換熱過程中的能量損失。就強化傳熱技術來說，主要是力求使換熱設備在單位時間內、單位傳熱面積傳遞的熱量盡可能增多，從大的方面來說強化途徑不外乎三個：提高傳熱系數、擴大單位傳熱面積、增大傳熱溫差。

　　管式冷卻器的傳熱強化

　　管式冷卻器的傳熱強化主要包括管程的強化和殼程的強化。

　　管程的傳熱強化

　　管程的強化傳熱通常是對光管進行加工得到各種結構的異形管，如螺旋槽紋管、橫槽紋管、波紋管、低螺紋翅片管(螺紋管)、螺旋扁管、多孔表面管、針翅管等，通過這些異形管進行傳熱強化。例如：

　　螺旋槽紋管管壁是由光管擠壓而成，如圖 1 所示，有單頭和多頭之分，其管內強化傳熱主要由兩種流動方式決定：一是螺旋槽近壁處流動的限制作用，使管內流體做整體螺旋運動產生的局部二次流動;二是螺旋槽所導致的形體阻力，產生逆向壓力梯度使邊界層分離。螺旋槽紋管具有雙面強化傳熱的作用，適用于對流、沸騰和冷凝等工況，抗污垢性能高于光管，傳熱性能較光管提高 2～4 倍。

　　對波紋管按流體力學觀點分析：在波峰處流體速度降低，靜壓增加，在波谷處流速增加，靜壓降低。流體的流動在反復改變軸向壓力梯度下進行，產生了劇烈的漩渦，沖刷流體的邊界層，使邊界層減薄。因此用波紋 管做換熱管從理論上講：由于波節的存在，增加了對管內流體流動的擾動，使波紋管具有較好的傳熱效果，但流動特性不如光管的好。在低雷諾數下，波紋管的換熱與阻力性能比明顯好于光管;在高雷諾數下，波紋管與光管的換熱與阻力性能比非常接近。