换热器范文10篇

摘要：逆流换热器的热力学优化方法通常分为两类：熵产分析和火用效率方法。本文分析传热单元数和换热流体热容量变化情况下，应用过增元提出的温差场均匀性原则，对两种热力学优化方法进行比较。结果表明：在热容量恒定，传热单元数变化时，两种优化方法得出相反的结论，火用效率变化和温差场均匀性变化相一致，而熵产生数的变化在某些情况下却不然。由此从反映物理机制的角度建议选用火用效率作为换热器热力学优化的判据。

关键词：逆流换热器热力学优化温差场均匀性因子火用效率熵产

1．引言

换热器作为一种各工业领域广泛使用的设备，它的研究倍受重视。目前关于换热器的研究大致有两个方向，一是研究换热器传热强化，主要目的是提高换热器流体和固壁间的对流换热系数，进而提高换热器的效能。二是从可用能的角度研究换热器的热力学优化，包括换热器的熵产分析、火用效率分析等，从使换热过程不可逆性最小的角度来优化换热器。其中过增元提出的换热器温差场均匀性原则，一方面可以指导新的提高换热器效能的方法，另一方面也可以对换热器热力学优化做分析。本文是从温差场均匀性原则出发，将其应用于逆流换热器的优化过程，并对各种优化方法进行分析比较。

2．换热器温差场均匀性原则

过增元在1992年《热流体学》[1]一书中定义了温差场不均匀因子，应用于顺流、逆流和叉流换热器，发现在相同的传热单元数NTU、热容量比W和流体进口温度的条件下，逆流换热器温差场最均匀，效能也最高，熵产也最小。进而在1996[2]年定义温差场均匀性因子，提出了换热器热性能的温差场均匀性原则：在NTU和W一定时，换热器的温差场越均匀，其效能越高。并采用数值方法对13种换热器的温差场和效能进行了分析，验证此原则的正确性。通过熵产分析指出此原则是以热力学第二定律为理论依据的。同时针对叉流换热器，提出了分配换热面积来改善换热器性能的新方法。过先生又在2002[3]年给出了简单顺流、逆流、叉流换热器温差场均匀性因子的解析表达式，同时通过实验的方法对此原则进行了验证，针对多流程叉流换热器，举例说明用改变管路连接的方法来改变温差场均匀因子，进而改变换热器的效能。在2003[4]年提出基于温差场均匀的场协同原则，同时将此原则应用于多股流换热器中，提出换热器传热性能的高低取决于冷热流体温度场的协同程度，而不是流动方式。

摘要：在暖通领域，对于能耗巨大的汽水换热过程，节能降耗的方式无外乎提高传热效率、合理能源分布结构。目前实际工程中使用的汽水换热器大多为间接式换热器，这类换热器存在换热效率逐年降低、维修量大、凝结水回收困难、基建投资及电耗大等问题。激波加热器是解决现有汽水间接换热问题的最简单、经济、可靠的一种换热器。

关键词：换热器激波加热器

二十一世纪，环境和能源成为人类面临的重要问题。为拨户环境和有效利用现有资源，节能使用资源显得尤其重要。对于用户来说，节约能源意味着减少支出、增加经济效益、增强企业的竞争力。

在暖通领域，对于能耗巨大的汽水换热过程，节能降耗的方式无外乎提高传热效率、合理能源分布结构。目前实际工程中使用的汽水换热器大多为间接式换热器，这类换热器存在换热效率逐年降低、维修量大、凝结水回收困难、基建投资及电耗大等问题。

清华大学江亿院士指出：激波加热器是解决现有汽水间接换热问题的最简单、经济、可靠的一种换热器。

激波加热器由三段组成一蒸汽喷射段、汽水混合段、射流扩压段。它的工作原理：激波加热器是利用蒸汽和水直接混合进行供热或生活热水供应领域的高新技术产品。运行时汽、水瞬间混合，形成流态复杂的、具有超可压缩性（即压缩系数骤增）的汽水两相流体，混合后流体流速迅速由压音速转变为超音速却无需消耗机械能。在经过瞬间的热量与动量传递后，蒸汽完全凝结入水中共同形成高温高压的热水从该设备中输出，直接进行供热循环或热水供应。也就是说在一定条件下（如能提供一定要求的蒸汽压力）激波加热器运行时可以取代泵或减少泵的功率推动系统的循环。

摘要：在冬季制热工况下，热泵机组的室外换热器温度低于环境空气的露点温度时，翅片表面就会产生冷凝水；如果温度进一步低于0℃就会结霜，由此导致传热情况恶化，严重时机组无法正常运行。为了确保机组正常运行，除霜必不可少，但又消耗了额外的能量，这些甚至影响了热泵的推广应用。所以在保证换热器的传热性能不恶化的前提下，除霜周期的延长对于节约能量的实际意义是明显的。因而对结霜工况下热泵机组常用的翅片管换热器的传热传质现象进行分析和优化设计，具有极大的实际意义。本文应用正则摄动方法，研究结霜工况下等厚度环肋的传热传质问题，探索在一定体积条件下产生最大传热量的最优几何尺寸。

关键词：结霜工况热泵翅片管换热器正则摄动方法最优化

1引言

目前，热泵的应用越来越广泛。在冬季制热工况下，当室外换热器的温度低于环境空气的露点温度时，翅片表面就会产生冷凝水。如果温度进一步低于0℃就会结霜，由此导致传热情况恶化，严重时机组无法正常运行。为了确保机组正常运行，除霜所以必不可少，而除霜又消耗了额外的能量，这些甚至影响了热泵的推广应用。所以在保证换热器的传热性能不恶化的前提下，除霜周期的延长对于节约能量的实际意义是明显的。因而对结霜工况下热泵机组的翅片管换热器的传热传质现象进行分析和优化设计，具有极大的实际意义。

由于霜对换热的影响明显，国内外对于翅片管换热器的结霜的研究相当活跃，但主要集中在除霜控制[1][2]、对霜的形成机理、霜及霜的特性的分析[3]和换热器结霜特性的模拟[4]的研究上。对于换热器自身的结构对结霜的影响，则主要集中翅片变间距的研究[5]。邓东泉[6]等通过实验对不同材料的翅片的传热特性进行了比较。在变片距设计已经成为设计人员和研究人员的共识的情况下，对于翅片自身尺寸的设定往往由干工况下的经验而定，充分考虑结霜的影响方面的研究未见公开报道。

热泵机组的换热器，多用等厚度环型肋片来强化换热效率。魏琪[7][8]等人对变热力参数和湿工况下的等厚度环肋的传热传质进行了研究,得到了相应工况下的一些有意义的结论。本文基于等厚度环肋的基本模型，探索结霜工况一定体积下最大换热量时的优化尺寸。

摘要采用空气源热泵冷热水机组的动态数学模型对空气侧换热器的结霜工况进行了模拟。模拟中同时考虑了结霜的密度和厚度随时间的变化，首次提出了结霜密度随时间的变化关系式。计算了不同工况下的结霜速度、霜的密度、霜的厚度随时间的变化。将模拟结果与实验数据进行了比较，进一步验证了所建模型的正确性。

关键词空气源热泵冷热水机组结霜动态模拟

1前言

空气源热泵冷热水机组作业中央空调的冷热源有很多优势，如冬夏共用，设备利用率高；省去了锅炉房和一套冷却水系统；机组可安装在室外，节省了机房的建筑面积；不污染环境等。因此该机组在气候适宜地区的中小型建筑中得到了广泛地应用。但机组在冬季运行时，当空气侧换热器表面温度低于周围空气的露点温度且低于0℃时，换热器表面就会结霜。结霜后换热器的传热效果急剧恶化，严重时机组会停止运行。因此换热器结霜是影响机组应用和发展的主要问题，研究机组在结霜工况下的工作性能具有十分重要的意义。

2．结霜模型的建立

霜的积累速率是由进出室外换热器空气湿度的变化决定的：

本文作者：琚成新宫玉川刘玲工作单位：洛阳钼业集团金属材料有限公司

采用WSA制酸工艺生产的硫酸，产品外观为无色的透明油状液体，但酸浓最高只能达到97．8%，无法达到98%以上。尤其到夏季一次水温高和外界温度高时，硫酸的酸浓会降到97%以下。净化工艺中由于添加硅酸钠溶液，导致板式换热器和填料洗涤塔经常堵塞。

原设计的净化工艺为:从绝热急冷塔出来的气体进入填料洗涤塔中进一步进行气体冷却，采用稀酸板式换热器将稀酸温度降到34℃以下，进而将烟气温度降到37℃以下。由于烟气中含有少量的氟化物，氟化物能使WSA的催化剂中毒、腐蚀加热器和冷凝器中的玻璃管，需要将其去除以便延长酸厂催化剂和玻璃管的寿命和效率。因此，在烟气净化工段需要将烟气中的氟除去而添加硅酸钠，在填料塔淋洗过程会形成胶状物，不仅容易将板式换热器堵塞，影响换热效果，而且造成填料塔的填料堵塞，影响烟气的通过，给系统造成堵塞，需要不断清理板式换热器和定期清洗填料塔里的填料。当板式换热器出现堵塞时，工艺气的温度会逐渐升高到37℃以上，我们采用2台换热器同时开启降低温度，但2台板式换热器会都堵塞，直至彻底堵死，不能换热;造成酸浓降低，烟囱有白烟冒出。通过两年多的观察，我们总结为:当净化后的烟气温度高时，产品硫酸浓度就降低，当烟气温度低时硫酸的浓度就高。为了合理控制烟气的温度，生产的硫酸浓度达到98．5%，不出现板式换热器堵塞和最大延长清理周期，我们采取了以下措施:控制添加硅酸钠的量和浓度工业用硅酸钠溶液的浓度一般在35%～42%，为了使烟气中氟的反应进行完全和降低淋洗液的浓度，将添加的硅酸钠溶液稀释到4%，在绝热冷却塔和填料洗涤塔中与氟化氢反应，从而去除烟气中的氟化氢。要定期取样对绝热冷却塔和洗涤塔的淋洗液进行分析，根据氟的含量，确定硅酸钠的加入量。控制绝热冷却塔和填料洗涤塔中排污量和排放频率洗涤塔的淋洗液由于随工艺气带到电除雾器会造成淋洗液的缺失，洗涤塔的液面增加是由于绝热冷却塔的淋洗液会随烟气流入，因此洗涤塔的溶液要及时返回到冷却塔;冷却塔必须往外排液体，避免冷却塔底部出现溢流。要及时将2个塔的循环酸溶液排出，以便把液位和杂质水平控制在一个合理的范围。如果液体中的杂质浓度过高，则尾气中的颗粒就不能全部去除。另外，弱酸溶液的排出也会使酸的百分比浓度保持在12%以下。如果溶液酸性过大，会损坏设备。工艺水连续地加入填料洗涤塔底部，通过从洗涤塔到冷却塔的溢流对溶液进行足够的稀释，使得冷却塔溶液的比重落在正确的范围内。然而，如果电收尘和旋风除尘器运转不是很正常，或者多膛炉内钼精矿产生的粉尘特别多，在绝热冷却塔溶液内粉尘量就会过多。这时，就需要通过一个手动阀向冷却塔加入工艺水，使溶液比重和重金属浓度足够低。要定期取样对绝热冷却塔和洗涤塔的淋洗液进行分析，根据钼的含量和酸度，设定淋洗液的排放量和排放频率。

控制板式换热器的清洗频率洗涤塔热交换器是用来把填料洗涤塔内的弱酸溶液从55℃冷却至37℃，冷却水在板式热交换器中用作冷却媒介。要能够检测板式换热器进口的冷却水温度、出口的冷却水温度、冷却水流量和冷却水出口的pH值。检测冷却水pH值的目的是了解填料洗涤塔热交换器有无泄漏。如果冷却水酸性变得较强(pH＜5)，则填料洗涤塔热交换器中存在泄漏，应及时采取相应的措施。弱酸溶液出口的温度通过旁通热的弱酸溶液来控制，这一控制由每台填料洗涤塔热交换器出口的温度控制器来自动实现。当酸性循环溶液温度降幅变化不大时，应考虑板式换热器的堵塞。2台板式换热器要1台运行，1台备用，当温度超过要求时要启动备用的1台，及时对堵塞的进行清理。如果清理频率低于3个月要考虑板式换热器的换热面积和结构选型是否合理。

对板式换热器的选型要求板式换热器是由许多波纹形的传热板片，按一定的间隔，通过橡胶垫片压紧组成的可拆卸的换热设备。故板式换热器有封密周边较长、容易泄漏、使用温度只能低于150℃、承受压差较小、处理量较小、一旦发现板片结垢必须拆开清洗的缺点。清洗频率高时易造成密封条的损坏，不仅费时，而且费力。选用板式换热器时要考虑换热面积，比理论计算富裕5%～10%，板式换热器的叶片沟槽要深且宽。这样冷却效果好且不易堵塞。4降低烟气温度的方法探讨(1)采用稀酸板式换热器只要选型合理，就能将烟气的温度降到30℃以下，且不易造成堵塞，清理频率低，可以使系统稳定运行，当工艺气温度低于30℃以下，WSA制酸的酸浓可达到98．5%以上。(2)可以采用间冷器方式代替板式换热器。采用间冷器是对工艺气直接降温，不会形成堵塞，系统可以长时间稳定运行。但存在设备投资和占地面积大，使用冷却水量增大，工艺系统阻力增加等缺点。要结合实际的工艺特点和现场情况，选择合适的方式，使烟气温度降到30℃以下，并要保证系统能长期稳定运行，检修和维护方便。5结论(1)采用WSA制酸工艺，通过调整工艺，采取措施，降低净化工段烟气温度的方法，可以实现WSA制酸酸浓在98%以上。(2)降低净化后的烟气温度要采用冷却效果好，检修方便、不会或不易堵塞的冷却设备;设备选型至关重要。

摘要：某医院利用质子和重离子技术专业治疗肿瘤，是具有世界领先技术的专科性医院。医院的质子重离子区域对冷却水温度、压力的控制精度有极高的要求，它是直接影响到质子重离子区域医疗设备能否正常运行的关键条件。通过对某医院冷却水系统温度及压力控制的充分研究及详细设计，整套系统安全稳定运转，全面保障质子重离子区域的直线加速器等医疗设备的正常运行。

关键词：PT（质子重离子医疗）；冷却水；温度；压力

上海某医院主要利用高能射线治疗肿瘤，在日常的医疗活动中，需要防护辐射，减少辐射带来的危害。如何利用智能化技术手段实时监视、自动控制、统一管理PT（质子重离子医疗）区内的各种机电设备，从而保证各种设备的正常运行，是智能化系统建设的重要任务。PT区域是全院的核心所在，PT区域配套保障系统及医院常规智能化系统分别是医院正常运营的核心部分和基础部分。医院常规智能化系统的建设和实施的目的是为医院正常开展工作提供基础保障平台。PT区域的冷却水温度压力控制系统为医院直线加速器等专业医疗设备的正常运行提供支撑和保障。如何利用智能化技术对PT区域的冷却水温度和压力做出精准控制则是本项目的技术重点和技术难点。PT区域的冷却水温度的控制要求在±0.5℃和±1℃之间，各水管接口的温度压力均有要求达到的测量值。在这个温度压力允许范围内，通过调节冷却水的阀门、泵和电热器的制热比例等各种控制手段，最终达到接口温度和水流压力的恒定。

1工艺冷却水的系统划分及技术要求

1.1一次冷却水系统

一次冷却水系统分为直线加速器系统、直线及离子源房系统、同步辐射冷却水系统三部分，其技术参数和要求见表1。需要注意的是，每个Header（冷却水前端装置）的水冷负荷已包括安全余量，实际运行时整个工艺冷却水系统的总冷负荷不大于3500kW。

摘要：地源热泵是节能、环保型冷热源装置。竖直埋管式地源热泵还具有对地下水无污染，并不影响地面沉降的优点，而且占地少、投资小、施工快。采用综合传热系数法，可大大简化地源热泵的传热计算。竖直埋管式地源热泵空调设计步骤，可规范工程设计、减少设计失误，并能提高设计速度。

关键词：地源热泵竖直埋管综合传热系数

1概述

地源热泵是一项高效节能型、环保型并能实现可持续发展的新技术，它既不会污染地下水，又不会影响地面沉降。因此，目前在国内空调行业引起了人们广泛的关注，希望尽快应用这项新技术。现在尚未见到有关地源热泵技术设计手册供设计人员使用，但又不能等待设计手册出版后才使用地源热泵技术。笔者从实践角度对中小型地源热泵空调工程设计程序进行深讨，供同行讨论。

地源热泵技术的关键是地下换热器的设计。本文将着重探讨有关地下换热器的问题。

2地源热泵地下换热器的形式

摘要：超强吸水树脂具有极强的吸水性和良好的热物性能，混合与源土中作为回填材料，制热工况下分别对螺旋盘管、U型管单独运行以及整个系统间歇运行进行了实验测试，详细分析了实验数据，得出系统性能变化曲线。实验结果表明，超强吸水树脂与源土混合作为回填材料，特别是对于螺旋盘管换热器，能够增大地下换热器换热量，提高地源热泵系统的效率和稳定性，适用于干旱、土壤非饱和以及地下水位比较低的地区。

关键词：地源热泵超强吸树脂螺旋盘管U型管制热系数

0前言

新能源的研究、开发和利用已经成为世界各个先进国家能源战略的共同目标，浅层地能作为一种可再生绿色新能源，清洁、无污染，以及其巨大的储存量（地表浅层吸收了47%的太阳能，比人类每年利用能量的500倍还要多），已经使得人们认识到了浅层地能的利用价值。能够一机多用的地源热泵系统则在浅层地能应用中日趋活跃，广泛应用于供暖，空调领域中。然而地源热泵系统中埋地换热器受土壤性能影响较大，在连续运行工况下，热泵的冷凝温度和蒸发温度受周围土壤温度变化发生波动而不稳定。为了达到换热效果，目前大多采用垂直U型埋管，这需要钻相当深度的井，费用比较高，占初投资中很大比例。针对这一现状，对螺旋管和U型管在超强吸水树脂与源土混合作为回填材料的情况下，进行了实验研究。

1超强吸水树脂及回填材料性能描述

超强吸水树脂是一种吸水能力特别强的高分子材料，吸水率为自身的几十至几百倍，甚至千多倍。如Sumika凝胶S-50的吸水倍率为500~700（g/g）,在低温（900C以下）吸水倍率基本不随温度变化；保水能力也非常高，吸水后无论加多大压力也不会脱水，但会随时间慢慢释放水分，且具有良好的蓄热、蓄冷能力[3]。

摘要：密云县檀州污水处理厂污水热泵工程引进北欧先进技术和设备，采用未经任何处理的城市污水作为源水的水源热泵技术，将污水中具有的低位能源通过换热器及热泵机组转换成高位能源进行供暖、制冷、供应生活热水。

关键词：污水换热器热泵经济性

ApplicationofsewageheatpumptechnologytoMiyunSewagePlantByYanghaijingandluk

Abstract：ThesewageheatpumpprojectofMiyunsewageplant，introducedtheNorthernEuropeadvancedtechnologyandequipment.Adoptingthemunicipalsewagewithoutanytreatmentasheatsourceandheatsink，istheinnovativetechnicthatcantransferthelowtemperatureenergyofsewagewatertohightemperatureenergythroughheatpumpsystemforheating，airconditioningandhotwatersupply.

Keyword：sewageheatexchangeheatpumpeconomicalefficiency

一、项目概况：

摘要：简述了我国城市供热的现状，根据我国的供热特点和节能环保的要求，介绍了冷凝式锅炉与热泵联合系统系统。根据国外资料分析了该系统的经济性和环保性以及在我国的应用前景。

关键词：冷凝式锅炉热泵节能环保

1引言

我国北方地区一直以传统的燃煤、燃油采暖，随着经济的发展、城市规模的扩大，这些传统的采暖方式的缺点越来越突出，不能适应可持续发展的要求，据统计燃煤采暖已经成为北方城市冬季空气污染的罪魁祸首。如北京1999年北京市终端能源消费量为3828万吨标煤，其中煤炭消费量2011万吨；约占终端能源消费量的53%，是造成大气污染的主要根源[1]。为了避免尾部受热面的低温腐蚀，传统的燃煤供热锅炉排烟温度通常高于150℃，蒸汽锅炉甚至高于200℃，大多数燃气热水锅炉的排烟温度在140℃-200℃之间。过高的排烟温度不仅耗费了大量的能源，而且提高了锅炉的运行成本[2，3]。因此对于这些地区探索出一些洁净，节能高效的采暖技术就具有非常现实而重要的意义，并逐渐成为工程界、学术界普遍关注的热点问题。

为此，20世纪70年代以来，西欧和美国等相继研制了冷凝式锅炉，即在传统锅炉的基础上加设冷凝式热交换受热面，将排烟温度降到40-50℃，使烟气中的水蒸气冷凝下来并释放潜热，可以使热效率提高到100%以上（以低位发热量计算）；同时研究发现，在烟气冷凝时，烟气中的SOx、NOx、CO2、CO以及飞灰和烟尘能部分或者全部溶解于水中，这样就使排入大气中的有害物质大大减少,有利于环保[2，3]。因此，采用冷凝式锅炉对节能和环保都具有非常重要的意义。但是我国采用传统95/70℃闭式供热系统，相当多的锅炉按80/70℃运行[4]。当采用洁净燃料天然气时，烟气的露点温度一般在55℃左右，要通过原有供热系统的回水去完成烟气的冷凝是不可行的。并且较高温度的排烟，相对于用空气源热泵采暖的系统来说，应是较好的低温热源[5]。针对冷凝式锅炉应用于我国传统供热存在的问题，为了达到节能和环保的目的，介绍国外广泛应用的烟气的余热回收系统—冷凝式锅炉与热泵联合系统。

2冷凝式锅炉与热泵联合系统