近日，机电学院特聘教授李蔚教授带领我校强化传热团队与纽约州立大学布法罗分校（State University of New York College at Buffalo）David J. Kukulka教授团队和美国纽约Vipertex公司合作，在工业换热器三维表面结构强化换热管两相流动换热研究领域取得了突破性进展，研究成果以“Condensation Characteristics of Flows in Newly Developed Three-Dimensional Enhanced Heat Transfer Tubes”为题发表在国际能源类学术核心期刊《Energy》（中科院一区，IF=9.0）上。青岛科技大学为第一完成单位，张江辉博士、李蔚教授和David J. Kukulka教授为共同通讯作者。截至目前，本团队以青岛科技大学为第一单位累计共发表各类学术论文56篇，其中发表在美国机械工程学会（ASME）会刊SCI论文9篇，在国际顶级学术期刊（Energy,International Journal of Heat and Mass Transfer,International Communications in Heat and Mass Transfer,International Journal of Multiphase Flow，International Journal ofRefrigeration等）发表SCI论文共计25篇，有关研究成果已经在国内外相关领域的企业中实现转化应用。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.energy.2024.132114。

目前，制冷行业及相关领域对高性能换热设备的需求不断增加。换热管作为换热器的核心部件，其换热性能对整体换热器的换热效率起决定性作用。因此，对传热管进行表面处理以实现其更高的换热性能是提高传热效率的最重要和最可靠的策略之一。基于上述问题，本研究旨在确定由复杂的内外表面结构组成的新一代三维强化管的冷凝传热特性。以冷凝换热的特点为依据，设计制作了两种具有多种复杂表面结构相结合的双侧强化换热管，分别将其命名为HB/D管（内侧为圆形凸起和微翅片复合结构，外侧为圆形凹坑结构）和5EHT管（内侧具有大的菱形凸起和小的锥形凸起结构，外侧为菱形螺纹和锥形凹坑结构）。

HB/D管内表面（a）和外表面（b）的细节图；5EHT管内表面（c）

和外表面（d）的细节图

研究表明，两根强化管与同等管径壁厚材质的光滑管相比均表现出较高的冷凝换热系数。HB/D管和5EHT管的表面结构，在增加有效传热面积、增强两相流体的湍流程度、减薄整体液膜厚度以及促进冷凝液快速排出等方面表现出显著的效果。此外，对换热管入口和出口处制冷剂流动状态进行观察发现HB/D管和5EHT管在促进流型转变和增强流体扰动等方面对强化传热产生积极的影响。基于实验结果，提出了适用于两种新型强化管的换热关联式。经验证，新关联式可以精确地预测两根强化管的冷凝换热系数和摩擦压降。本研究对传热管和换热器的研究设计、提高工业生产效率和节能减排都具有重要意义。

本研究得到了中国国家自然科学基金重点国际(地区)合作研究项目（52320105001）、重点项目（52336003）面上项目（52076187）的支持。

2009年，我校与浙江大学李蔚教授联合组建了工业高效管强化传热研究团队，并搭建了国际领先的高精度多工质蒸发冷凝换热智慧实验台，用作强化传热研究。本团队以强化传热实验研究和高性能换热器开发为主要研究领域，将实验研究与数值模拟相结合，通过国际校企产业融合，联合对具有不同表面结构换热管的两相换热特性展开研究。已培养硕士研究生共16名，两名硕士研究生在校期间曾获得国家奖学金，其中马祥硕士毕业后前往西安交通大学继续读博深造，博士毕业后入选西安交通大学“青年优秀人才计划A类”，现留任西安交通大学助理教授。