强化传热的途径有哪些?最有效的途径是什么?(强化传热的途径有哪些?举2-3例说明)

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矿井传热强化技术的由来

凹坑强化传热是通过加工一定深度、一定排列和间距的凹坑来强化墙体的对流传热。凹坑的形状为球形和柱状，可以机加工或铸造。标杆技术:肋骨、撞击、扰流板等。坑内强化传热的研究起源于上世纪80年代的前苏联，俄罗斯人称之为“旋风冷却”。苏联解体后，这一技术为欧美国家所知，并作为一种新的换热冷却技术越来越受到重视。

热交换壁上凹坑的排列

矿坑传热强化的优势

1、传热强度高

2、流动阻力小。

3、综合传热系数高

与其他强化传热技术相比

Kim [1]比较了三种强化传热模式(即冲击、肋和凹坑)在高雷诺数下的传热和流阻性能。如下图，可以看出，在相同风机功率下，与光滑壁相比，地坑的综合传热性能最高。

Kad [2]还比较了凹坑和肋的传热性能，也得出凹坑的综合传热性能高于肋的结论。

三种强化传热方法的比较

凹坑传热强化机理

上图(a)和(b)显示了坑附近的三维流动和涡流结构。可以看出，在壁面上设置凹坑能强化传热的主要原因是凹坑通过壁面的塌陷流入边界层，诱导形成不同尺度的旋涡。

凹坑背风面由于气流分离传热系数低，迎风面由于气流再附着和三维旋涡传热强。

Khalatov[ 3-4]显示了水流和颜料在单个凹坑中产生的旋涡结构，如图(D)和(E)所示。可以清楚地看到，坑内产生了一对旋涡，其大小相当于坑的半径，旋转方向相反。这些漩涡在坑的下游壁上发展和破裂。

卡拉托夫还观察到凹坑下游的流线不是不对称分布，而是周期性摆动，表现出非定常特性，在圆柱形凹坑的流线实验中也出现了类似的现象。

参考资料:

[ 1] Kim Y W，Arellano L，Vardakas M，等.高雷诺数下分离带/冲击/凹坑冷却方案的比较[ R].ASME文件GT2003-38935，2003

高长径比通道内微凹强化传热研究[J]强化传热学报，2003，10(4):395-405

[ 3] Khalatov A，Byerley A，Ochoa D，等.低雷诺数下平板上球形和圆柱形样品内部和下游的流动特性[ R].ASME文件GT 2004-53656，2004年

[ 4] Khalatov A，Byerley A，Vincent R .浅圆柱形和球形凹坑内和下游的流动特性:前凹坑边界层厚度的影响[R].

ASME文件G T2005-68050，2005年

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