毕业论文课题相关文献综述
1、研究背景
换热器是化工、炼油、动力、食品、轻工、原子能、制药、机械及其他许多工业部门广泛使用的一种通用设备，在生产中占有重要地位。在化工生产中换热器可作为加热器、冷却器、冷凝器、蒸发器和再沸器等[1]。据统计，在现代化学工业中换热器的投资大约占设备总投资的30%，在炼油厂中占全部工艺设备的40%左右，海水淡化工艺装置则几乎全部是由换热器组成的[2]。
目前，能源危机越来越严重，以能源为中心的社会、经济、环境等问题日益突出，节能和能源的合理有效利用显得尤为重要。由于换热器在国民经济和工业生产领域中对产品质量、能量利用率以及系统的经济性和可靠性起着举足轻重的作用，其传热性能的优劣对节能有着极其重要意义。强化传热是提高换热器综合效率、降低其寿命周期费用的有效措施。要节能降耗，提高工业生产的经济效益，必须研究各种传热过程的强化问题，开发适用不同过程工业要求的强化传热结构及高效换热设备，这不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题，同时也是开发新能源和开展节能工作的迫切任务。
换热器的强化传热就是通过改变影响传热过程的各种因素力求使换热器在单位时间内，单位传热面积上传递最多的热量[3]。强化传热研究的主要目的是提高热量传递过程的速率，力图达到以最经济的设备(重量小、体积小、成本低)来完成规定传递的热量或在设备规模相同的情况下能更快更多地传递热量，用最高的热效率来实现能源的合理利用。
2、强化传热技术
强化传热技术分为被动式强化技术(亦称为无功技术或无源强化技术)和主动式强化技术(亦称为有功技术或有源强化技术)[4]。前者是指除了介质输送功率外不需要消耗额外能量的技术，是换热器强化传热主要采用的方法，如传热管的表面处理、传热管的形状变化、管内加入插入物，改变支撑物等;后者是指需要加入额外动力以达到强化传热目的的技术，如采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射等手段[5]。这里主要介绍被动式传热。
2.1处理表面
包括对表面粗糙度的小幅度改变和对表面进行连续或不连续的涂层。可通过烧结、机械加工和电化学腐蚀等方法将传热表面处理成多孔表面或锯齿形表面，如开槽、模压、碾压、轧制、滚花、疏水涂层和多孔涂层等[4]。这种处理表面的粗糙度达不到影响单相流体传热的高度，通常用于强化凝结传热和沸腾传热。
2.2粗糙表面
该方法已发展出很多构形，包括从随机的沙粒型粗糙表面到带有离散的凸起物(粗糙元)的粗糙表面。通常，可通过机械加工、碾轧和电化学腐蚀等方法制作粗糙表面。粗糙表面主要是通过促进近壁区流体的湍流强度、阻隔边界层连续发展减小层流底层的厚度来降低热阻，而不是靠增大传热面积来达到强化传热的目的，主要用于强化单相流体的传热，对沸腾和冷凝过程有一定的强化作用。基于粗糙表面技术开发出的多种异形强化传热管在工业生产中的应用比较广泛，其中有:螺旋槽管、旋流管、缩放管[6]、波纹管、针翅管[7]、横纹槽管[8]、强化冷凝传热的锯齿形翅片管和花瓣形翅片管[9]、强化沸腾传热的高效沸腾传热管以及螺旋扭曲管等[10]。
2.3扩展表面
该方法已在很多换热器中得到了常规应用。如翅片管等非传统的扩展表面的发展使传热系数有了很大的提高。其强化传热的机理主要是此类扩展表面重塑了原始的传热表面，不仅增加了传热面积，而且打断了其边界层的连续发展，提高了扰动程度，增加了传热系数，从而能够强化传热，对层流换热和湍流换热都有显著的效果。因此，扩展表面法得到广泛的应用，不仅用于传统的管壳式换热器，而且也越来越多的应用于紧凑式换热器[11]。目前已开发出了各种不同形式的扩展表面，如管外翅片和管内翅片(包括很多种结构形状，如平直翅片、齿轮形翅片、椭圆形翅片和波纹形翅片等)、叉列短肋、波型翅多孔型、销钉型、低翅片管、太阳棒管、百叶窗翅及开孔百叶窗翅(多在紧凑式换热器中使用)等。
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