換熱設備穩定傳熱時的傳熱量為Q,傳熱基本方程式可以表示為:Q=KAΔtm由方程式可知,換熱設備的換熱量分別與傳熱系數K、換熱面積A、傳熱溫差tm成正比,三者均是影響傳熱量的重要物理量,因此,擴大傳熱面積 A、增大傳熱溫差 tm、提高傳熱系數 K均可以使傳熱過程強化。
擴大傳熱面積
擴大傳熱面積是實現換熱設備傳熱強化的一種有效途徑,擴大傳熱面積不應該靠加大設備的外部尺寸來實現,應從設備內部結構來考慮,使換熱設備而緊湊。
在管殼式換熱器中,一般采用以下措施:(1) 采用合適導流筒結構,大限度地傳熱死區,利用換熱面;(2)采用小直徑換熱管,并選擇合適的管間距或排列方式來合理地布置受熱面,在加大傳熱面積的同時,還可以改善流動特性;(3)采用擴展表面換熱面,盡可能增大換熱器的有效傳熱面積;(4)改良傳熱表面性能,將管子內、外表面制成各種不同的表面形狀。
增大傳熱溫差
增大傳熱溫差 tm的方法一般有兩種:一是對無相變的流體,盡可能使冷、熱流體相互逆流,或采用換熱網絡技術,合理地布置多股流體流動與換熱;二是增加冷、熱流體進出口溫度差來增大平均傳熱溫差 tm。
無論哪種方法,由于工藝和設備條件的限制,都只能在有限的范圍內采用,因此,我們不能把增大傳熱溫差tm作為增強換熱器傳熱效果的主要手段。