相 变 热 交 换 器 及 热 力 系 统 节 能
提高热交换器及热力系统性能与效率,是节约能源、提高能源利用效率,从而解决我国能源问题与环境问题的重要途径。热交换器是在具有不同温度的两种或两种以上流体之间传递热量的设备,是开发利用工业二次能源、实现余热回收和节能减排的主要设备,被广泛使用于石油、化工、电力、冶金、船舶、机械、暖通空调、食品、制药、航空、环保、城市供热及其它工业领域。
我们主要从热交换器性能测试、新型相变热交换器、能效评价及节能技术等方面开展研究。研究成果已被纳入国家标准与行业标准,形成多篇论文与专利。
1.热交换器性能测试
热交换器性能测试是准确获得热交换器性能规律的主要方法,也是新型强化传热技术、数值方法研发和使用的基础和保障。通过调研分析、理论研究,本课题组参与建立了我国热交换器节能测试标准体系和基本框架。首次研制完成了我国热交换器及传热元件性能测试方法国家标准(GB/T27698.1~.8-2011),标准中给出了热交换器性能测试通用要求和特殊要求,覆盖了目前工业热交换器中占主导地位的热交换器类型。填补了热交换器性能测试标准的空白,社会效益巨大。此外,针对热交换器性能测试结果出现负熵增的现象,本课题组进行了性能测试相对热平衡界和测温仪表精度等参数确定方法的研究。
2.新型相变热交换器
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图3物理模型及移动接触线模型示意图
相变(沸腾、冷凝)热交换器具有传热系数远高于一般热交换器的优点,在工业应用中具有巨大优势。
本课题组采用实验与数值方法对鼓泡型板式热交换器的单相与沸腾流动传热过程进行研究。建立了针对复杂通道内单相与低干度沸腾两相流动传热的数值计算模型,得到了鼓泡型板通道内的空气-水混合流动的流型图,单相流动传热机理与规律,沸腾两相传热机理和两相压降规律等结论。对于鼓泡型板式热交换器的工作与能效特性分析、安全与高效运行、结构改进等具有重要指导意义。(详细内容可查看相关论文1~4)
3.板式热交换器能效评价研究
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板式热交换器整体k/p0.31 分布情况