传热研究技术现状综述论文

目前，强化传热的意义和一些具体的方式已被人们接受与理解，但对强化传热效果的评价及强化传热作用的理论分析却一直未能找到一种恰当的表达方式。传热强化技术的研究大多属于经验或半经验性的，往往是依据各自的经验与分析，设计出不同的强化换热元件，然后，利用实验研究的方法，给出实验关联式或准则关系式，存在的根本问题是在传热得到强化的同时，流动阻力也随之增加。通常情况下，流动阻力的相对增加量要大于换热的相对增加量。在强化传热研究的初期，人们单纯的关心换热系数的提高，Nu/Nuo（采用强化传热技术后的传热量与强化前的传热量之比）成为一种评价准则。随后发现阻力系数随换热系数的提高而迅速增加，因此有了 （传热增加量与阻力增加量的比值）这一评价的准则。但发现对于绝大多数现有强化技术来说这一比值远小于1。从相同输送功率下增加传热量的观点来看，可以用 是否大于1作为评价准则，因此国内外学术界曾广泛采用这一指标。显然，比值 越大，节能效果越明显，而且高品位能量的消耗越少。 因此，从节能的观点来看，强化传热应该朝着提高 的比值、向着使 大于1的目标努力。但是，由于强化传热技术的研究缺乏统一的理论指导，在21世纪以前并没有开发出这样高效的强化传热技术。因此，强化传热与节能技术的研究具有重要的意义。 强化传热对国民经济发展的意义，一般的强化传热技术书籍上会有的。 推荐参看文章： 《对流受热面传热强化研究进展》<<工业锅炉>>2004年 第02期 作者: 陈听宽

1、 传热学发展史传热学作为学科形成于19世纪。在热对流方面，英国科学家牛顿于1701年在估算烧红铁棒的温度时，提出了被后人称为牛顿冷却定律的数学表达式，不过它并没有揭示出对流换热的机理。对流换热的真正发展是19世纪末叶以后的事情。1904年德国物理学家普朗特的边界层理论和1915年努塞尔的因次分析，为从理论和实验上正确理解和定量研究对流换热奠定了基础。1929年，施密特指出了传质与传热的类同之处。在热传导方面，法国物理学家毕奥于1804年得出的平壁导热实验结果是导热定律的最早表述。稍后，法国的傅里叶运用数理方法，更准确地把它表述为后来称为傅里叶定律的微分形式。热辐射方面的理论比较复杂。1860年，基尔霍夫通过人造空腔模拟绝对黑体，论证了在相同温度下以黑体的辐射率(黑度)为最大，并指出物体的辐射率与同温度下该物体的吸收率相等，被后人称为基尔霍夫定律。1878年，斯忒藩由实验发现辐射率与绝对温度四次方成正比的事实，1884年又为玻耳兹曼在理论上所证明，称为斯忒藩-玻耳兹曼定律，俗称四次方定律。1900年，普朗克在研究空腔黑体辐射时，得出了普朗克热辐射定律。这个定律不仅描述了黑体辐射与温度、频率的关系，还论证了维恩提出的黑体能量分布的位移定律2、传热的基本方式热传导是指在不涉及物质转移的情况下，热量从物体中温度较高的部位传递给相邻的温度较低的部位，或从高温物体传递给相接触的低温物体的过程，简称导热。热对流是指不同温度的流体各部分由相对运动引起的热量交换。工程上广泛遇到的对流换热，是指流体与其接触的固体壁面之间的换热过程，它是热传导和热对流综合作用的结果。决定换热强度的主要因素是对流的运动情况。热辐射是指物体因自身具有温度而辐射出能量的现象。它是波长在～100微米之间的电磁辐射，因此与其他传热方式不同，热量可以在没有中间介质的真空中直接传递。太阳就是以辐射方式向地球传递巨大能量的。每一物体都具有与其绝对温度的四次方成比例的热辐射能力，也能吸收周围环境对它的辐射热。辐射和吸收所综合导致的热量转移称为辐射换热。实际传热过程一般都不是单一的传热方式，如火焰对炉壁的传热，就是辐射、对流和传导的综合，而不同的传热方式则遵循不同的传热规律。为了分析方便，人们在传热研究中把三种传热方式分解开来，然后再加以综合。3、传热学今后的应用20世纪以前，传热学是作为物理热学的一部分而逐步发展起来的。20世纪以后，传热学作为一门独立的技术学科获得迅速发展，越来越多地与热力学、流体力学、燃烧学、电磁学和机械工程学等一些学科相互渗透，形成多相传热、非牛顿流体传热、燃烧传热、等离子体传热和数值计算传热等许多重要分支。现在，机械工程仍不断地向传热学提出大量新的课题。如浇铸和冷冻技术中的相变导热，切削加工中的接触热阻和喷射冷却，等离子工艺中带电粒子的传热特性，核工程中有限空间的自然对流，动力和化工机械中超临界区换热，小温差换热，两相流换热，复杂几何形状物体的换热，湍流换热等。随着激光等新的实验技术的引入和计算机的应用，为传热学的发展提供了广阔前景。3、总结热科学的工程领域包括热力学和传热学.传热学的作用是利用可以预测能量传递速率的一些定律去补充热力学分析，因后裔只讨论在平衡状态下的系统．这些附加的定律足以3种基本的传热方式为基础的，即导热、对流和辐射。 传热学是研究不同温度的物体，或同一物体的不同部分之间热量传递规律的学科。传热不仅是常见的自然现象，而且广泛存在于工程技术领域。例如，提高锅炉的蒸汽产量，防止燃气轮机燃烧室过热、减小内燃机气缸和曲轴的热应力、确定换热器的传热面积和控制热加工时零件的变形等，都是典型的传热问题参考文献:〔1〕 杨世铭，陶文铨 《传热学》高等教育出版社，第三版 1998〔2〕 章熙民，任泽霈，梅飞鸣《传热学》中国建筑工业出版社，第四版 2001