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强化传热在锅炉对流受热面中的应用研究

摘要

当前，如何减小锅炉体积、增大锅炉容量提高锅炉效率是较为严峻的课题。本文详细地介绍了螺旋槽纹管、横纹管、凹窝管、扭转带插件、螺旋线插件、大空隙率绕花丝插件及复合强化传热飞强化技术的强化传热机理及应用，凝结换热的强化传热方法，强化传热在锅炉对流受热面中的应用等内容。

【关键词】强化传热；锅炉；对流受热面；应用

目录

TOC\o1-3\h\z\u1引言 1

2相关概念 1

2.1强化传热的定义及基本方式 1

2.2锅炉五大受热面 2

2.3对流管束换热效果 3

3强化传热技术 3

3.1强化管强化传热 3

3.1.1螺旋槽纹管 3

3.1.2横纹管 3

3.1.3凹窝管 4

3.2管内插件强化传热 4

3.2.1扭转带插件 4

3.2.2螺旋线插件 4

3.2.3大空隙率绕花丝插件 4

3.3复合强化传热 5

3.4应用场合 5

4强化传热技术的应用研究 5

4.1螺旋槽纹管 6

4.2扭转带插件 7

4.3螺旋线插件 8

5对流管束强化传热方案分析 9

5.1降低对流冲刷盲区面积、提高烟速 9

2.1.1烟速提高与对流换热关系 10

2.1.2烟速提高与受热面增加的关系 11

5.2改造资金与经济效益分析 12

5.3强化传热应该考虑的问题 12

结论 12

参考文献 13

1引言

随着国家对环保工作的重视，燃油(气)锅炉得到了广泛的应用，其中锅壳式燃油(气)锅炉占主导地位。无论是锅炉本体中的烟管管束还是辅助设施中的空气预热器等都属于管内对流换热装置，使用强化传热技术可以降低排烟温度、减少设备体积、提高设备的热效率。强化传热技术可以使设备在较低流速下获得较高的传热系数，减少换热设备的尺寸，节省设备造价。强化传热技术总体上分为两类：有源强化技术和无源强化技术。由于有源强化技术需要外加能量和其他因素的限制，在工程中常采用强化管和管内插件这两种无源强化技术。在新换热设备的设计中，强化管和管内插件均能起到强化传热的作用，而在现有换热设备的改造中，管内插件就独具优势，使用管内插件传热增强技术可以在无需增大换热面的条件下，使换热能力大大增加。本文详细地介绍了螺旋槽纹管、横纹管、凹窝管、扭转带插件、螺旋线插件、大空隙率绕花丝插件及复合强化传热飞强化技术的强化传热机理及应用，凝结换热的强化传热方法，强化传热在锅炉对流受热面中的应用等内容。

2相关概念

2.1强化传热的定义及基本方式

强化传热是提高传热系数的传热技术。在传热理论的应用研究中最常遇到传热强化问题。强化的目的是提高设备的利用率、节约能源或满足特殊的工艺要求。

传热的基本方式有以下几种：

(1)热传导。在导热过程中，物体中的分子并不发生相对位移，而是物体中温度较高部分的分子因振动而与相邻的分子碰撞，并将能量的一部分传给后者。这时，热能就从物体的一部分传至另一部分。这种传递热量的方法叫做热传导。

导热是依靠物体中的质量（分子，原子，或自由电子）运动来传递能量。固体内部不同温度层之间的传热就是一种典型的导热过程，但固体之间接触存在着接触热阻，降低了能量的传递，在高热流场合下，为了尽快导出热量必须设法降低接触热阻，一般可采用以下方法：（１）提高接触面之间光洁度或增加物体间的接触压力以增加接触面积。（２）在接触面之间填充导热系数较高的气体（如氦气）。（３）在接触面上用电化学方法添加软金属涂层或加软金属垫片。

(2)对流。在流体中，由于流体质点的移动，将热能由一处传到另一处的传热叫做对流传热。在对流传热中，亦伴随着流体质点间的热传导，但是主要原因是由于流体质点位置的变动。在化工生产中常遇到的对流传热，是将热能由流体传到固体壁面，或者是由固体壁面传人周围流体的过程。

对流换热强化对流强化传热与流体的物理特性，流动状态，流道几何形状，有无相变发生以及传热壁面的表面状况等许多因素有关。其中对流换热的有源强化又可分为：利用机械搅动加强流体与壁面间的传热，流体脉动和传热面震动时的对流换热，电磁场作用下的对流换热，经过多孔壁有质量透过时的壁面换热。而对流换热的无源换热又可分为：管内插入物对传热的增强，涡旋流动的强化传热，添加物对流换热，流化床与埋管间的传热，射流冲击。

(3)辐射。辐射是一种以电磁波传播能量的现象。物体在放热时，热能变为辐射能，以电磁波的形式发射而在空间传播，当遇到另一物体时，则部分地或全部地被吸收，重新又转变为热能。热传导和对流都是靠质点直接接触传递热量，而辐射传热不需要任何物质做媒介。物体(固体、液体和某些气体)虽能以辐射的方式传递热量，但是