换热器作为工业（空调）领域中的关键设备，其传热性能的优化对于提高换热效率、降低能耗具有重要意义。强化传热技术，旨在通过各种手段提升换热器的传热效率，已成为当前研究的热点。
一、强化传热的目的与意义
强化传热的主要目的是提高现有换热器的换热能力，从而减小设计传热面积，降低换热器的体积和质量，同时减小阻力以降低动力消耗，使换热器能在较低温差下高效工作。这对于节能减排、提高工业生产效率具有重要意义。
二、强化传热技术的分类
强化传热技术通常分为主动式和被动式两大类。
1） 主动式强化传热需要消耗外部能量，如采用电场、磁场、光照射、搅拌、喷射等手段；
2） 被动式强化传热则无需消耗外部能量，主要通过传热管的表面处理、形状变化、管内加入插入物等方式实现。
三、被动式强化传热技术
1. 传热管表面处理
1）螺旋凹槽管：
螺旋槽纹管表面具有螺旋形凹槽，这些凸起或槽纹干扰了管内流体的流动，破坏了层流边界层，使流动状态达到充分的湍流，从而增强传热。研究表明，螺旋槽管换热器的传热系数比光管提高了2-4倍。
2）波纹管：
波纹管表面有波纹状突起，流体在管内流动时，截面不断变化，扰动流体，破坏层流边界层，强化传热。波纹管的传热效率通常是光管的2-4倍，且除垢能力强，温差应力小，结构紧凑轻巧。
3）横纹管：
横纹管由光管外表面滚压成一圈圈有序的环形凹槽而成，与管子轴线成90°角。横纹管能增强流体扰动，提高传热效率。
2. 传热管形状变化
1）旋流管：
旋流管是螺旋槽纹管的衍生品，槽纹呈半流线的勺形或W形，流体在其内流动呈波状特性，传热机理与螺旋槽管相似，但传热面积和传热系数更大。
2）螺旋椭圆扁管：
将圆形光管压成椭圆形后扭曲而成，流体在管内处于螺旋流动状态，破坏了管壁附近的层流边界层，提高了传热效率。这种结构的换热器与光管换热器相比，热流密度高50%，容积小30%。
3. 管内加入插入物
1）扰流装置：
在流道内放置扰流装置能改变近壁区的流体流动，增强传热表面处的能量传输。管内插入物如金属栅网、静态混合器及各式的环、盘或球等元件，均属于此类扰流装置。
2）漩涡流装置：
包括内置漩涡发生器、纽带插入物和带有螺旋形线圈的轴向芯体插入物等，能增加流道长度并产生旋转流动或二次流，增强流体的径向混合，促进流体速度分布和温度分布的均匀性，从而强化传热。
4. 改变支撑结构
通过改变壳程挡板或管间支撑物的形式，尽可能消除壳程流动与传热的滞留死区，减少甚至消除横流成分，增强或完全变为纵向流，以提高传热效率。
四、主动式强化传热技术
1. 机械搅动
采用机械方法搅动流体、旋转传热表面和表面刮削等方式强化传热。带有旋转的换热器管道的装置已用于商业应用，表面刮削则广泛应用于化学过程工业中黏性流体的批量处理。
2. 表面振动
无论是高频率还是低频率振动，都能增强单相流体传热。振动增强了流体的扰动，使传热得以强化。流体诱导振动强化传热既能提高对流传热系数，又能降低污垢热阻。
3. 电场、磁场强化
通过在传热介质中加入电场或磁场，可以增加介质的运动程度，从而增强传热效果。静电场可以使传热表面附近的流体产生较大的主体混合，强化传热；磁场则可与静电场联合使用形成强制对流。
4. 喷射与抽吸
通过多孔的传热表面向流动液体中喷射气体，或向上游传热部分喷注类似的流体，以及通过多孔的受热表面移走蒸汽和在单相流中通过受热表面排出液体等方式，强化传热。
五、其他强化传热技术
1. 纳米流体换热器
在传热介质中加入纳米颗粒，可以增加介质的热导率和传热面积，从而提高传热效率。纳米流体换热器具有优异的传热性能，是未来的发展方向之一。
2. 换热器表面涂层
在换热器表面涂上具有高热传导率和高吸热能力的材料，可以直接提升表面传热系数，增强传热量。这种涂层技术已广泛应用于各种换热器中。
3. 不结垢换热器
不结垢换热器的开发对于提高传热效率、延长设备寿命具有重要意义。通过采用特殊材料和结构设计，如管内弹簧自动清洗高效自洁换热器，可以显著减少污垢生成，提高传热效率。
4. 微通道技术
微通道换热器具有高效、紧凑、轻便等优点，特别适用于家用空调、汽车空调等领域。随着微电子机械技术的快速发展，微通道换热器的应用前景越来越广阔。
六、结论与展望
换热器强化传热技术是提高工业生产效率、降低能耗的重要手段。通过采用各种被动式和主动式强化传热技术，可以显著提高换热器的传热效率，减小设备体积和质量，降低动力消耗。未来，随着新材料、新工艺的不断涌现，换热器强化传热技术将向着更高效、更环保、更智能的方向发展。
