浅谈化工工艺中的强化传热过程

齐焕鑫

摘 要：强化传热过程就是指提高冷、热流体与固体壁面间的传热速率。使换热器单位时间单位面积上的传热量提高，对提高设备的换热能力具有非常积极的实际意义。随着生产技术的日益发展对换热设备的要求越来越高，如何强化传热过程日渐成为工业生产的一项重要课题。

关键词：化学；工艺；过程； 强化；传热过程；途径

强化传热过程就是指提高冷、热流体与固体壁面间的传热速率。使换热器单位时间单位面积上的传热量提高，对提高设备的换热能力具有非常积极的实际意义。由总传热速率方程Φ=KAΔtm可以看出，提高总传热速率方程中A、Δtm、K三项中任何一项，都可以增大传热速率Φ值，强化传热过程。在生产操作中大多从这些方面来考虑强化传热过程。究竟如何强化，哪个因素对强化传热起主要作用，则需要具体分析。

1.增大传热面积

传热速率与传热面积成正比，显然，增大传热面积是提高传热速率的有效方法之一。尤其注意，只有增大换热器单位体积内的传热面积，才是真正意义上的强化传热。可以通过改进传热面结构，例如：选用小直径管、翅片管等替代光滑管，选用新型板式换热器；可混合换热流体，使换热气体分散成小气泡或使液体分散成小液滴，以增大传热面积；对于间壁式换热器，常常是设法增大给热系数小的一侧传热面积。

足够的传热面积是保证热量传递的必要条件之一。但是过多地增大传热面积是不适当的，一定流量的冷、热流体的换热量并不随传热面积的增大而成比例提高。同时，对于间壁式换热器，传热面积大就意味着金属材料用量增大，设备投资费用增多。

2. 增大传热平均温度差

传热平均温度差是传热过程的推动力。换热器的传热面积、总传热系数一定时，传热平均温度差与传热速率成正比。

传热平均温度差主要是由物料和载热体的温度决定的。表面看來，要得到较高的传热平均温度差并不困难，但是，物料的温度是由生产工艺条件决定的。载热体种类和温度的确定应考虑技术可行性和经济合理性。例如：当采用饱和水蒸气加热时，提高水蒸气压强可以使水蒸气温度提高，但使用温度不宜超过180℃，同时也受到设备、经济效益、安全等方面限制；当进行热交换的冷、热流体进、出口温度一定时，采用逆流操作换热，可以得到较高的传热平均温度差Δtm。但是，冷流体和热流体的温度一般也是由：正艺条件决定的。例如：冷水的温度一般与季节有关，被冷却的极限温度总是20℃左右，即使可在冷却时加大冷却水用量，但也会增加输送设备的操作费用。因此，一般来说，当冷、热流体的流向选定后，传热平均温度差是确定的值。因此，提高Δtm是有限的，余地不大。

3.提高总传热系数

根据对流传热分析，对流给热系数为a=λ÷δf。若要提高给热系数，就必须设法减小传热有效膜的厚度，增大流体的导热系数。但换热流体是工艺条件确定的，而导热系数由流体的物理性质所决定，因此，提高给热系数主要是减小传热有效膜厚度。增大流体流速，可以提高流体的湍流程度，减小流体层流内层厚度，即降低传热有效膜厚度。对于列管换热器，增加管程或壳程数，或增设折流挡板，都可以提高流体的流速、，从而降低传热有效膜厚度。一般来说，提高给热系数、降低热阻可以通过增强流体湍动或在流道内设置干扰来实现。例如：改变传热壁面形状，不断改变流体流动方向，在管内装填麻花铁，采用螺纹管或波纹管等，都可以提高湍流程度，减小传热有效膜厚度，以达到强化传热过程之目的。

结语

总之，强化传热的途径是多方面的，在具体实施过程中，要结合生产实际情况，采取经济合理的措施。强化传热过程就是指提高冷、热流体与固体壁面间的传热速率。使换热器单位时间单位面积上的传热量提高，对提高设备的换热能力具有非常积极的实际意义。

参考文献：

[1]李懋星.化学工艺过程中强化传热过程的设计[J].化学设备与管道，2008（02）.

[2]张晓安.化学工艺过程中强化传热过程[J].河南化工，2005（03）.