1、引言
强化传热是传热学研究的重要方向，被称为第二代传热技术。换热器强化传热性能的方法较多，见于报道的已有几十种。对单相对流换热、沸腾换热和凝结换热，许多强化措施在传热增强的同时也引起了流动阻力增加，从而导致换热器强化传热综合效果可能降低。因此，对换热器强化传热性能评价准则的研究是十分重要且必要的。传热增强与阻力增加是一对较难完全解决的矛盾，一个好的换热器设计、优化工作往往是在双方之间取得了较好的折衷。以往的换热器强化性能评价准则大多是从能量数量角度衡量，如Nu/Nu0、（Nu/Nu0）/（ξ/ξ0）、（Nu/Nu0）/（ξ/ξ0）1/3、Kay-London的j（传热因子）-f（摩擦因子）因子分析法，R.L.Webb的纵向比较法等[1]，这些评价准则虽然反映了换热器一些重要的流动与传热特性；但随着强化传热与节能研究的深入，也需要从热力学第二定律的角度对能量质量进行衡量。在用热力学第二定律评价换热器强化性能方面，已经开展了一些初期工作，如A.Bejan的熵产单元数法、火用分析法等，但对换热器的换热量却没有考虑。本文试图从传热过程中能量的数量、质量两方面来对换热器的强化传热进行评价，提出并采用的评价准则为；强化后换热器单位换热量引起的熵增值应该是减小的，减小的程度即表明了性能提高的程度。计算时，将综合采用热力学、传热学和液体力学的研究结果。
2、评价准则
图表法 在换热器优化实验过程中，对于强化换热器与原来换热器，先从测量得到冷热流体的进出口温度、压力与流量等参数，再查关于焓、熵等参数的热力性质图表，来判断式（8）是否成立。现在常用工质的热力性质图表已相当齐全，故这种方法简单易行，宜于工程使用。
计算法 在换热器的计算机模拟过程中，若以式（8）评价准则作为目标函数，通过对换热器有关敏感参数调节比较，即可完成该换热器的优化计算。本文采用FORTRAN 77语言，针对冷水表面式冷却器，进行了两种方案的比较计算。
3、冷水表面式冷却器计算选用某种常见的冷水表面式冷却器结构，对空气侧采用平直翅片与百叶窗式翅片的不同情况，进行关于评价准则的分析计算。表冷器主要结构特点如下[2].
翅片： 片厚δf=0.3mm 片高hf=7 片距sf=2.5mm
空气侧热阻一般为气——液换热器的控制热阻。百叶窗式翅片因可以不断地切断空气层流边界层的连续生成，增强空气流动的紊流度，而比平直翅片具有明显的传热强化作用。本文采用了文献[3]推荐的一种百叶窗翅片结构，利用换热器强化传热评价准则式（8），完成了两种方案的比较计算。
β为从含湿量来定义的传质系数。在空气——水系统的热质交换过程中，空气侧换热系数与传质系数之间满足刘易斯关系式：
管内的过冷水与湿空气中的水蒸气的热力状态参数计算采用1967年国际公式化委员会（IFC）推荐的公式，包括比体积①、比焓、比熵及蒸汽压；按要求采用双精度。笔者就湿空气编写了干球温度、温球温度、露点温度、相对湿度、含湿量、比体积、比焓、比熵等参数的计算程序。
对水、湿空气的平衡物性与迁移物性，如比热容、导热系数及粘度等，笔者分别编写了子程序以便调用。
在以上工作基础上，即可应用换热器强化性能评价准则来进行方案的比较分析。
4、换热器方案方案
空气与水逆向交叉流动，水流分流数为24，采用平直翅片。
5、分析与结果笔者编写了冷水表面式冷却器的模拟计算程序，并对结果进行了分析。
6.1 采用“强化换热器单位换热量的熵增应小于原来换热器单位换热量的熵增”作为换热器性能评价准则是合理可行的，这一准则不仅适用于单相换热，也适用于相变换热。
6.2 采用这一评价准则可以对不同的换热器方案进行优化设计，确定出各方案中的较优者。这在实际工程设计中具有很大的应用价值。
1、顾维藻，神家锐，马重芳等。强化传热。北京：科学出版社。
2、中国电子工程设计院主编。空气调节设计手册（第二版）。北京：中国建筑工业出版社。1995.
3、[美]W M罗森诺等。传热学应用手册（上册）。北京：科学出版社。
