【正文】 應用講座 桿 、 環(huán)式管束支撐 節(jié)能技術與應用講座 桿式支撐的發(fā)展 專利技術 節(jié)能技術與應用講座 變截面導流筒縱流殼程換熱器 專利技術 節(jié)能技術與應用講座 整圓形孔板支撐 節(jié)能技術與應用講座 新型整圓形孔板 —— 花瓣孔板 專利技術 ?汲取 折流桿 對管束的良好支撐功能及流通面積較大的優(yōu)點 ，以及 整圓形孔板 阻擋無效泄漏流的功能 ，開孔度對殼程流體的調節(jié)作用 ， 開發(fā)了一種 新 型 “ 花 瓣 孔板 ” 。 節(jié)能技術與應用講座 139 139 花瓣孔板單元流道分析 節(jié)能技術與應用講座 140 140 實驗裝置 節(jié)能技術與應用講座 管束自支撐 螺旋肋片 節(jié)能技術與應用講座 各種管內插入物 節(jié)能技術與應用講座 各種高效強化管 節(jié)能技術與應用講座 各種強化傳熱管 管內強化 管外強化 節(jié)能技術與應用講座 內翅片管 內翅片管 1971年首先由 ，用來 強化管內單向流體的傳熱 。這以后 翅數、翅片高度、翅片螺旋角度及不同管徑的內翅管進行系統(tǒng)的性能測試，并和相同內徑的光滑管作了對比，強化傳熱效果顯著。 節(jié)能技術與應用講座 內翅片管 主要用途 （ 1） 高翅片內翅管可較多增加傳熱面積 ， 用于強化層流或過渡流傳熱； （ 2） 低翅片內翅管可增加一些傳熱面積 ， 同時也可破壞壁面附近傳熱層流底層 ， 多用于湍流傳熱； （ 3） 扭帶 +管內低翅可更有效強化高粘度流體傳熱； （ 4） 多通道鋁芯翅片管主要勇于氟利昂冷凍機的蒸發(fā)器 ，管子為銅制 ， 管內芯子為鋁制 ， 鋁芯的作用是使氟利昂在管道內分布更均勻 ， 同時也使管外的熱量通過芯子均勻的傳給氟利昂 。 節(jié)能技術與應用講座 螺旋槽管 節(jié)能技術與應用講座 螺旋槽管 簡介 ?螺旋槽管（ Spiral tube） 簡稱 S管，是最早被開發(fā)研究和應用于生產的一種優(yōu)良強化傳熱管，對管內單相流體的換熱過程有著顯著的強化作用。 ?研究及使用結果表明，螺旋槽管加工制造簡單，傳熱性能好，適用面廣。淺螺旋槽管阻力增加不多，節(jié)能效果顯著，被認為是一種高效傳熱、易于推廣的節(jié)能元件。 節(jié)能技術與應用講座 螺旋槽管 主要參數及擬合公式 根據扎制時的螺紋頭數可分為單頭和多頭兩種 。 目前 ， 管的螺紋頭數最多可達 30頭 ， 管參數主要有管子直徑 Di， 槽距 p， 槽深 h， 槽與管軸線夾角 β，槽的頭數等 。 )/()/(PrRe1 7 ?? hPDihNu節(jié)能技術與應用講座 ① 靠近壁面的部分流體受螺旋的引導而順槽旋轉 ， 而流體主體仍沿管的軸向運動 ， 兩股流體之間的剪切力有利于減薄層流底層； ② 流體經螺旋形的凹陷或凸起時 ， 產生周期性的團塊擾動 ，使層流底層與流動主體之間有直接的物質交換 ， 從而加快了熱量的傳遞 。 ③ 如果管外為冷凝過程 ， 螺旋槽成為排泄冷凝液的通道 ，可使凹槽兩邊的冷凝液膜減薄 ， 從而減少熱阻 ， 提高冷凝給熱系數 。 螺旋槽管 強化機理 節(jié)能技術與應用講座 螺旋槽管 優(yōu)點 和光管相比，在 相同泵功、換熱面積 條件下，螺旋槽管的換熱量增加可達到 40％以上 ；在相同換熱面積和換熱量條件下，螺旋槽管的泵功可減少 63％－73％ ；在 相同換熱量和泵功 下，螺旋槽管的換熱面積可減少 30％－ 37％ 。 螺旋槽管最佳的結構參數：小槽距、淺槽深、大夾角的單頭螺旋管較為有利 。 節(jié)能技術與應用講座 螺旋槽管 應用 將單頭螺旋槽管用于甲醛反應氣余熱鍋爐內，采用不銹鋼管， P=7mm、 H＝ ，槽紋曲率半徑R= 3mm。當 Re=2250時，管內給熱系數為光滑管的，阻力為 3倍，與原用急冷管相比，節(jié)約了，較好的解決了高溫氣體的急冷問題，回收的熱量除自用外，每生產一噸甲醛還可外供近 300公斤蒸汽 。 節(jié)能技術與應用講座 縱槽管 節(jié)能技術與應用講座 縱槽管 簡介 縱槽管強化冷凝傳熱的 機理 ： ① 利用冷凝液的表面張力 ， 把冷凝液推至槽底 ，籍重力排向管底 ， 使得槽峰處及附近區(qū)域的液膜減?。?② 增大了傳熱面積 （ 約 70%） 。 失效情況： 若 Q太大 ， 冷凝液過多 ， 管表面被完全覆蓋則失效 。 節(jié)能技術與應用講座 縱槽管 應用 ?（ 1）立式換熱器 ?（ 2）管外冷凝 ?（ 3）發(fā)電廠 節(jié)能技術與應用講座 橫紋（槽）管 節(jié)能技術與應用講座 橫紋管 簡介 在管壁上滾軋出與管軸線成 90o角的橫紋 ， 從而在管內壁上形成一圈突起的橫向圓環(huán) 。 橫紋管的強化傳熱作用是 ：流體通過圓環(huán)時 ， 在管壁上形成軸向的漩渦 ， 這種漩渦增加了流體邊界的擾動 。 有利于熱量通過邊界層向流體主體的傳遞 。當漩渦快要消失時 ， 流體流過第二個圓環(huán) 。 因此 ，如果節(jié)距 t選擇合適的話 ， 可以維持軸向漩渦不斷形成 ， 從而形成連續(xù)而穩(wěn)定的強化作用 。 節(jié)能技術與應用講座 橫紋管 應用 某糖廠使用面積為 114m2的橫紋管換熱器代替面積為160m2的光滑管換熱器 ， 獲得了相同的換熱效果 。 傳熱系數提高 45％ ， 節(jié)省傳熱面積 30％ 。 橫紋管用于煉油廠換熱器也得到很好效果 。 如某廠用此種管換熱器代替光管換熱器 ， 用于原油 —— 渣油換熱 。其運行情況表明 ， 前者比后者傳熱系數提高 85％ ， 節(jié)省傳熱面積 46％ 。 節(jié)能技術與應用講座 低肋管 低肋管又稱螺紋管，主要靠管外肋化（肋化系數 23）擴大傳熱面積，一般用于管內傳熱膜系數比管外大 12倍的場合； 對于管外冷凝及沸騰，由于表面張力作用，也有較好的強化作用。 節(jié)能技術與應用講座 鋸齒形翅片管（高熱流冷凝管） ?適用于臥式 管外冷凝過程 。 ?優(yōu)于低肋管之處是，齒尖更有利于冷凝液滴滴落，使得滯留于管上的凝液更少。 節(jié)能技術與應用講座 鋸齒形翅片管 優(yōu)化參數及優(yōu)點 鋸齒形翅片管的最佳參數為翅片距 － ，翅片高 － ， 將鋸齒形翅片管應用于制冷系統(tǒng)中殼管式水冷冷凝器中 ， 與低肋管對比 ， 節(jié)省銅材 59％ ， 體積縮小 1/3。 在相同冷凝傳熱溫差下 ， 鋸齒形翅片管的冷凝傳熱系數是光滑管的 8－ 12倍 。 花瓣形翅片管的傳熱系數是光滑管的 14— 20 倍 。 節(jié)能技術與應用講座 螺旋翅片管 螺旋翅片管，管外小螺旋角的三角螺旋翅片能使冷凝液在表面張力和重力作用下，減薄了翅片肋兩側上的冷凝液膜厚度并通過溝槽增強了排液能力，從而顯著提高管外的凝結換熱系數；管內的小螺旋角的三角翅片能促進管內給水的湍流流動，從而有效強化了管內的對流換熱。實驗表明，該管的總換熱系數比光滑管提高了 63%95%，其管外換熱系數是光滑管的 ～4倍，管內換熱系數比光滑管提高 18％左右。 節(jié)能技術與應用講座 表面多孔管 加工方法：燒結、機械加工、電鍍、電化學、火焰噴涂、激光。 節(jié)能技術與應用講座 對于機械加工的表面多孔管： ? 作為氣泡脫離通道的小孔，稱為活化孔； ? 作為液體補充吸入通道的小孔，稱為非活化孔 。 活化孔與非活化孔 強化傳熱機理： 1）增加汽化核心； 2）減少過熱度。 節(jié)能技術與應用講座 表面多孔管 優(yōu)點 （ 1）能顯著地強化沸騰給熱； （ 2）可以在很小的溫差下維持沸騰（ ~1℃ ）； （ 3）臨界熱負荷高。 節(jié)能技術與應用講座 T型翅片管 它主要用于管外蒸發(fā)，由于管外凹槽的作用，使得液體的蒸發(fā)更加容易。 。 節(jié)能技術與應用講座 1 異形管 完成液 二次蒸汽 原料液 加熱蒸汽 冷凝水 料液分配管 蒸發(fā)管 水平噴淋式降膜蒸發(fā)器原理圖 節(jié)能技術與應用講座 E=1 E=2 E=3 E=4 實驗結果表明，當 E=4時，傳熱效果最好 E— 截面形狀因子，為垂直半軸與水平半軸之比 強化機理：充分利用 φ=π/2 及其附近區(qū)域局部傳熱系數大的性能，通過改變管截面形狀，達到增大該區(qū)域面積、從而增大總傳熱系數的目的。（對流強化表面） 節(jié)能技術與應用講座 工業(yè)節(jié)能技術應用實例及分析 煙道氣余熱利用 （請學員結合本單位實際，設計節(jié)能方案并進行經濟評價） 問題背景介紹 各種鍋爐、窯爐均會產生煙道氣，排放溫度高達 350~ 450℃ ，如果不進行廢熱回收，其能量浪費相當驚人，應采取措施回收煙道氣中的余熱。 節(jié)能方法 利用煙道氣的余熱，加熱進入爐子的空氣，回收煙道氣的余熱。其工作原理圖見圖 354，需要增加三個設備，分別是空氣預熱器、引風風機、（通風風機）。 節(jié)能技術與應用講座 爐 燃料 空氣預熱器 引風風機 通風風機 方案圖 煙道氣 節(jié)能技術與應用講座 節(jié)能效果評價 表 318 三種不同方案的節(jié)能效果數據 熱交換器面積， m2 熱能回收價值，萬元 /年 增加的投資，萬元 /年 增加的年運轉費萬元 /年 靜態(tài)資金回收期 7000 103 116 5200 82 91 3 2900 61 57 如果以 5年靜態(tài)的節(jié)能收益來看 ， 三個方案的是收益分別 381萬 、 304萬 、 239萬 ， 第一個方案為最佳 ， 5年總收益最大 。如果從單位投入資金 5年回收率來看 ， 三個方案的回收率分別為 、 、 ， 第二個方案為最佳 。 具體選用哪一個方案 ， 需視資金籌措情況而定 。 資金緊張時可選用 第三個方案 ， 資金充裕時可選 第一個方案 。 節(jié)能技術與應用講座 風機變頻節(jié)電 負荷率 /% 年運行時間 /h 功率 /kW 用電量 /kWh 電費 /萬元 100 1200 72022 90 1500 81900 80 1800 87480 70 1500 66300 問題背景 某電廠有 30kW的風機 3臺 ， 其中 1臺是備用風機 ， 一年中大約只有 20%的時間是滿負荷工作 ， 其它時間都通過風機在恒定轉速下的開環(huán)調節(jié) ， 每年消耗大量的電費 。 具體情況見下表 ，每年總電費為 （ 工業(yè)電價按 /kWh計 ） 。 節(jié)能技術與應用講座 節(jié)能方法 ?考慮到風機在一年的工作時間內 ， 操作負荷存在較大的變化 ， 引入 變頻節(jié)能技術 較為合理 ， 共需變頻電源 90kW， 以每 kW變頻電源 1000元計 ，需投資 9萬元 。 節(jié)能技術與應用講座 節(jié)能效果評價 負荷率 /% 年運行時間 /h 功率 /kW 用電量 /kWh 電費 /萬元 100 1200 72022 90 1500 65700 80 1800 55440 70 1500 30900 引入變頻電機進行調速后 ， 風機實際年操作數據見上表 ，年總運行費用為 ， 比節(jié)能改造前節(jié)約了 元 ， 靜態(tài)投資回收期為 ， 節(jié)電效率為 %。 如果以 10年壽命期為限 ， 總共可節(jié)約 60萬元左右 。 節(jié)能技術與應用講座 煉鋁礦熱爐煙氣余熱回收節(jié)能 問題概況 在礦熱爐冶煉過程中產生大量的高溫含塵煙氣 ， 煙氣的主要成份為 SiO2， 煙塵粒徑大部分為 ～ 。 因此 ， 如果不采取有效的煙氣凈化裝置 ， 這種微小粒徑的含塵煙氣對室內外環(huán)境和人體健康危害很大 ， 同時 ， 煙塵回收也具有較高的利用價值 。 90000Nm3/h， 礦熱爐出口煙氣溫度 600～ 800℃ ， 經夾套水冷后的出口溫度 300～ 400℃ ，夾套內水量可調 ， 則出口溫度當然也隨之而變 。 節(jié)能技術與應用講座 節(jié)能技術與應用講座 節(jié)能方案 余熱鍋爐 礦熱爐 水平刮板輸灰機 儲存 經管道至干燥室內干燥礦石 布袋除塵器 裝袋 過熱蒸汽 節(jié)能技術與應用講座 節(jié)能技術與應用講座 經濟效益分析 ? 經過本項目的實施，每年可產蒸汽大約 /小時 24小時 300天＝ 43200噸，每噸蒸汽按 80元計，合計約 。整個投資約一年半左右可收回。