传热速率影响因素分析-《化工单元过程与操作》中的成果

从传热速率基本方程Q=KAΔtm 可以看出，传热速率与传热面积A、传热温度差Δtm 以及传热系数K 有关，因此，改变这些因素，均对传热速率有影响。

( 一) 传热面积

增大传热面积，可以提高换热器的传热速率，但是，增大传热面积不能靠简单地增大设备规格来实现，因为，这样会使设备的体积增大，金属耗用量增加，设备费用相应增加。实践证明，从改进设备的结构入手，增加单位体积的传热面积，可以使设备更加紧凑，结构更加合理，目前出现的一些新型换热器，如螺旋板式、板式换热器等，其单位体积的传热面积便大大超过了列管换热器。同时，还研制出并成功使用了多种高效能传热面，如带翅片的传热管，便是工程上在列管换热器中经常用到的高效能传热管，它们不仅使传热表面有所增加，而且强化了流体的湍动程度，提高了α，使传热速率显著提高。

( 二) 传热温度差

增大传热平均温度差，可以提高换热器的传热速率。传热平均温度差的大小取决于两流体的温度大小及流动形式。一般来说，物料的温度由工艺条件所决定，不能随意变动，而加热剂或冷却剂的温度，可以通过选择不同介质和流量加以改变。例如: 用饱和水蒸气作为加热剂时，增加蒸汽压力可以提高其温度;在水冷器中增大冷却水流量或以冷冻盐水代替普通冷却水，可以降低冷却剂的温度等。但需要注意的是，改变加热剂或冷却剂的温度，必须考虑到技术上的可行性和经济上的合理性。另外，采用逆流操作或增加壳程数，均可得到较大的平均传热温度差。

( 三) 传热系数

增大传热系数，可以提高换热器的传热速率。增大传热系数，实际上就是降低换热器的总热阻。总传热系数的计算公式表明，间壁两侧流体间传热总热阻等于两侧流体的对流传热热阻、污垢热阻及管壁导热热阻之和。由此可见，要降低总热阻，必须减小各项分热阻。但不同情况下，各项分热阻所占比例不同，故应具体问题具体分析，设法减小占比例较大的分热阻。

一般来说，在金属换热器中壁面较薄且导热系数高，不会成为主要热阻。(www.xing528.com)

污垢热阻是一个可变因素，在换热器刚投入使用时，污垢热阻很小，可不予考虑，但随着使用时间的增长污垢逐渐增加，便可成为阻碍传热的主要因素。

减小污垢热阻的具体措施有:提高流体的流速和扰动，以减弱垢层的沉积; 加强水质处理，尽量采用软化水;加入阻垢剂，防止和减缓垢层形成;采用机械或化学的方法及时清除污垢。当壁面热阻和污垢热阻均可忽略时，总传热系数的计算公式可简化为:

要提高K 值必须提高流体的α 值。当两α 值相差很大时，例如用水蒸气冷凝放热以加热空气，则1/K≈1/ α小，此时欲提高K 值，关键在于提高α 小的那一侧流体的α。若αi 与αo 较为接近，此时，必须同时提高两侧的α，才能提高K 值。

目前，在列管换热器中，为提高α，对于无相变对流传热，通常采取如下具体措施:

(1) 在管程，采用多程结构，可使流速成倍增加，流动方向不断改变，从而大大提高了α，但当程数增加时，流动阻力会随之增大，故需全面权衡。

(2) 在壳程，也可采用多程，即装设纵向隔板，但限于制造、安装及维修上的困难，工程上一般不采用多程结构，而广泛采用折流挡板，这样，不仅可以局部提高流体在壳程内的流速，而且迫使流体多次改变流向，从而强化了对流传热。

对于冷凝传热，除了及时排除不凝性气体外，还可以采取一些其他措施，如在管壁上开一些纵向沟槽或安装金属网，以阻止液膜的形成。对于沸腾传热，实践证明，设法使表面粗糙化或在液体中加入如乙醇、丙酮等添加剂，均能有效地提高α。