1、中国 南京能源与环境学院第三章 对流换热的有源强化 有源强化技术除了需要通常的传热介质唧送设备外，还需要外加的机械能、电磁能或其它动力，以便使流体产生旋转、振动或扰动。3.1利用机械搅动加强流体与壁面间的传热 搅拌釜是有源强化技术中应用最广泛的一种工艺设备。 化工、食品、制药、制蜡和颜料等行业Date1中国 南京能源与环境学院搅拌的作用： 几种流体混合； 输入热量或取出反应热； 保证物料的浓度和温度尽量均匀； 高粘度流体与加热器或冷却器的传热； 减少壁面上沉淀或结渣。Date2中国 南京能源与环境学院3.1.1搅拌釜形状和分类 圆筒形，筒壁有夹套换热器，筒高约为直径的 11.5倍；搅拌叶轮在液
2、体高度的 1/3处。 低粘度搅拌器有Date3中国 南京能源与环境学院 高粘度搅拌器有 对于容易与壁面粘结的液体，可以在叶轮外侧装设刮面器，以便将液膜、沉淀或结垢层刮去。Date4中国 南京能源与环境学院2.1.2 叶片式6个区 液体从叶轮切向喷射出去 液体对筒壁冲击如滞流 筒体上部和下部角区为位流 旋转轴线的顶部和底部也为位流 筒体中心为自下而上的圆形喷射流 叶轮侧面的上下部为两个不同高度的环形死水区Date5中国 南京能源与环境学院3.2 流体脉动和传热面振动时的对流换热 采用人工方法使流体发生脉动或传热面振动有可能引起传热的增强。 目前的缺陷： 传热增强不大 功率消耗不小3.2.1管内脉
3、动流量 V0频率 f套管式换热器中心管截面积 A活塞 ApDate6中国 南京能源与环境学院 令 f0为流体最大脉动流量与 V0相等时的脉动频率： 管内流速 换热强化比 换热强化比的时间平均值其中Date7中国 南京能源与环境学院有效区域可能无效区域Date8中国 南京能源与环境学院3.2.2传热面振动 直接破坏边界层而获得传热的增强。 换热器中细长的传热管束和核反应堆中的释热元件在流体运动时会产生振动，它既增强了传热过程，又常常导致管子断裂。 研究和控制以便利用其增强传热的因素而又预防其破坏作用。 人工产生传热面振动通常用电力振动器或机械传动偏心装置实现。 振幅为 a，频率为 f，一般小于1
4、000Hz。两者的乘积为振动强度 fa ，传热面的振动速度为 wv=2fa ，振动雷诺数 Rev =wvd/ 场协同观点是夹角很小Date9中国 南京能源与环境学院 Re104的无振动时换热系数沿圆管外表面的周向分布：圆周角 120后产生流动脱离区。单管 Rev70 区域有较明显的增强；在90120范围 换热系数平均增大 19%，但在 090平均只增加5.5%。在 Rev8000后，在 90150区域增加最大；前部和后部 换热强度 都增加很少。 090平均值增大 10%， 90180平均值增大44%。Tu为流体来流湍流度增大60%增大10%Tu=2%,Rev=0Tu=12%,Rev=0Tu=12%,Rev=4000Date10
