湍流是流体的一种流动状态。当流速很小时,流体分层流动,互不混合,称为层流,也称为稳流或片流;逐渐增加流速,流体的流线开始出现波浪状的摆动,摆动的频率及振幅随流速的增加而增加,此种流况称为过渡流;当流速增加到很大时,流线不再清楚可辨,流场中有许多小漩涡,层流被破坏,相邻流层间不但有滑动,还有混合。这时的流体作不规则运动,有垂直于流管轴线方向的分速度产生,这种运动称为湍流,又称为乱流、扰流或紊流。
流体的流动出现湍流后既可以发生湍流传热,因流体的质点作不规则运动,流场中各种量随时间和空间坐标发生紊乱的变化,导致管中心处温度与管壁处的温度差较小,换热效率比层流传热得以提高。因此,在实际应用中湍流传热得到广泛应用。
强化湍流传热常常是强化传热过程的主要途径,常采用的手段有:①选用热导率比较大的流体。例如,氢冷比空气冷有效,水冷效果更佳;②加大流动速度,以提高湍流度,减薄边界层,降低对流热阻;采用短管换热器也可以抑制边界层增厚;③采用螺旋管、螺旋板、入口旋流片、各种波形管、异形管和管内插入件,以及粗糙表面等以增强流体扰动;④在湍流换热较弱的一侧采用肋片、翅片,以增大换热面积和扰动度。