針對管殼式換熱器管程的強化傳熱主要采用強化傳熱管或加入管內插入物。其中強化傳熱管主要包括波紋管、橫紋管、螺旋扁管、縮放管以及內翅片管等，如圖1 所示。

　　圖一：強化傳熱管

　　流體在強化傳熱管中流動時，由于管壁表面的不斷變化，對流體造成擾動，層流邊界層遭到破壞，從而強化傳熱。波紋管是由薄壁光滑管加工而成，傳熱系數為光滑管的2～4 倍。橫紋管是在金屬管材上變截面連續滾軋成型，有效面積無太大擴展，靠突出肋對流體產生擾動。螺旋扁管是將光滑圓管壓扁，并按一定導程扭曲而形成的管型。管內螺旋狀流道使流體產生旋轉，增加流體擾動程度，促進流體混合，極大提高換熱效率。縮放管通過管段收縮變化使流體產生回轉旋渦從而提高傳熱系數，但其加工工藝相對復雜。內翅片管的傳熱面積有較大增加，且流體微團在壁面產生回轉旋渦，從而提高傳熱系數。

　　強化傳熱管相對光滑管傳熱性能可以大幅提高，但其加工較為復雜且不易清洗，適用于不易結垢的流體強化傳熱。管內插入物具有加工簡單、不改變傳熱管形狀等優點，適用于現有換熱器的改造。管內插入物可以擾動管內流體，形成旋流和二次流，增強湍流強度，破壞層流邊界層，從而加快流體與傳熱管的換熱，同時摩擦系數較小，能夠有效清除污垢，被廣泛應用于換熱器中。常見的管內插入物主要為金屬紐帶（圖2）及螺旋片（圖3）等。

　　圖二：金屬紐帶

　　圖三：螺旋片

　　紐帶是一種結構簡單的旋流發生器，由薄金屬片扭轉而成，與光滑管相比，傳熱系數可以提高2倍以上。針對金屬紐帶的研究集中于紐帶傳熱強化的性能及紐帶幾何結構的優化。NAPHO對換熱管內有無金屬紐帶插入物進行了實驗研究對比，發現管內添加金屬紐帶能夠明顯提高傳熱速率，同時摩擦因子也會增加，并針對努塞爾數與摩擦因子提出了關系式。KUMAR 等改變紐帶扭曲率，并研究不同幾何結構的紐帶傳熱管對太陽能熱水器傳熱的影響。

　　當扭曲率從3.0 改變至12.0 時，太陽能熱水器的傳熱系數相對光滑管增加18%～70%，同時壓力增加87%～132%，綜合考慮傳熱性能與壓降，插入紐帶管的集熱器適宜應用于較高品味的能量中以平衡壓降損失。SARADA 等對水流經不同寬度的紐帶換熱管中進行了實驗研究，結果表明當紐帶寬度從10mm增加至22mm，傳熱系數增加36%～48%。EIAMSA-ARD 等研究不同錯開長度紐帶的傳熱性能，結果表明錯開紐帶由于錯開角引起的流體擾動，相對于平滑紐帶具有更高的努塞爾數、摩擦因子及熱性能系數。當錯開長度與光滑紐帶比值為0.5、1.0、1.5 和2.0 時，努塞爾數相對光滑紐帶管提高了52%、47%、43%和37%，比值為0.5 的錯開紐帶管表現出*佳的傳熱性能。螺旋片也是一種常見管內插入物，如圖3 所示，螺旋片是由一定直徑的銅絲或鋼絲按照一定的節距繞成。對于雷諾數較大的湍流區，增加主流的擾動對傳熱影響并不大，而管壁附近的層流導熱對過程起控制作用，螺旋線正好處于壁面附近，在近管壁區域引起湍流擾動，從而有效提高傳熱系數。

　　AKHAVAN-BEHABADI 等進行了機械潤滑油流經不同螺旋線換熱器內管的實驗，對不同螺距、螺旋角度以及螺旋線厚度進行對比，結果表明當螺旋線厚度為2mm 時，管程努塞爾數相對平管增加2.2倍，當厚度為3.5mm 時可達到3.2 倍。MARTINE等對牛頓流體及非牛頓流體在層流及過度流狀態下流經不同結構螺旋線內管的傳熱性能進行研究，其中牛頓流體選用丙二醇，非牛頓流體選用質量分0.1%的羧甲基纖維素（CMC）水溶液。結果表明在低雷諾數下，螺旋線強化傳熱效果不顯著，當雷諾數高于500 時，則開始表現出強化換熱效果。當雷諾數為700 左右時，丙二醇努塞爾數為光滑管的4 倍，CMC 水溶液努塞爾數為光滑管的3倍。

　　GUNES 等針對管內螺旋線提出田口優化，綜合考慮系統整體的導熱及壓降性能，當螺旋線與管徑的比值為0.0375、螺距與管徑比為1.0、側邊長度與管徑比為0.0714、雷諾數為 時，每單位壓降下的傳熱系數*高，表現出*佳的綜合性能。管內插入物在強化傳熱的同時也存在一定的缺點，包括金屬耗材較多、增加換熱器整體質量以及在處理不潔凈流體時容易造成管道堵塞等，適用于雷諾數較小且流體不易結垢的工況。

部分內容來源于網絡，僅用于學習分享，如發現有侵權，請及時聯系刪除，謝謝。