3个表征换热器换热特性的变量

引　言换热器广泛应用于制冷、化工及能源等工业生产领域 ,是许多工艺过程必不可少的设备 .换热器换热性能分析评价指标目前已有数十种 ,如温度效率Ｅ、传热单元数ＮＴＵ、可用能流率等[1] .Ｂｅｊａｎ提出以熵产生单元数为换热器性能评价指标[2 ] ,也有学者提出火用效率指标[3,4 ] .但这些多是从换热器设计、选型的角度出发 ,独立考虑某一指标 ,对指导换热器实际经济运行用处不大 ,缺乏实用性 .换热器长期使用中难免会出现玷污、流体温度及流量变化 ,必将改变换热器的换热性能[5,6 ] .这些现象对不同换热器的换热性能影响程度不同 ,有关这…     

苯乙烯装置换热器组的国产化改造

介绍了苯乙烯装置换热器组在生产应用中出现的问题,对失效的原因进行了分析,评述了历次设备改造过程。通过选择合适的材料、改进的结构以及借助先进的手段实现了设备的国产化制造。     

全指标精馏塔全塔负荷性能图分析新方法

针对传统塔板负荷性能图在现代精馏塔分析中存在的问题,提出一种精馏塔全指标全塔负荷性能图新分析方法。与单指标的全塔负荷性能图相比,全指标全塔负荷性能图用于精馏塔瓶颈分析,不同塔内件合理匹配分析和最终施工图设计塔内件评价方面更加直观、容易、便于编程。     

凝结换热器采用螺旋槽管的强化传热研究

<正> 引言 螺旋槽管具有轧制方便、传热系数高且抗结垢能力强等优点,因而越来越多地应用于石油、化工、电力等工业部门中.纵观螺旋槽管强化传热的研究发现:螺旋槽管管内强化传热的研究和应用已趋成熟和完善.然而由于实际工作的困难,有关螺旋槽管管外凝结换热的研究尚待深入.为此,本文对螺旋槽管凝结换热器进行了试验研究,并将研究成果应用     

基于实际热负荷分布的换热网络优化改造

采用非等温混合分流分级超结构,建立了基于实际热负荷分布的换热网络改造模型,以由改造费用和运行费用组成的年度化总成本为目标,并采用遗传算法进行求解。改造费用涉及现有换热器增加换热面积、配置新换热器、重新布置管道以及移动现有换热设备所产生的费用,充分考虑了原有换热网络经改造后结构的变化所引起的改造成本。在回用原有换热设备后,根据设备实际面积来计算换热网络的热负荷分布和温度分布,即基于实际热负荷分布对换热网络进行改造。案例研究表明,改造后的换热网络结构具有良好的节能效益,合理地再利用了原网络中的旧换热设备,并以较少的改造成本实现了较高的能量回收,投资回报期仅为0.43年,验证了所提改造方法的有效性和实用性。     

考虑管壳式换热器传热强化的换热网络综合研究进展

换热器传热强化在换热网络中的应用可以解决现有换热网络改造中的瓶颈问题,在热回收系统配置没有过多结构改造的条件下,可以达到明显的节能及降低成本的目的;同时,在换热网络设计中,换热器传热强化技术的应用可以降低设备投资,实现更好的经济效果。本文首先通过文献检索数据说明了在换热网络改造和设计中考虑传热强化技术的研究在近5年得到了研究者的关注。然后概述了管壳式换热器传热强化的基本原理及主要方式,分析了传热强化技术的应用对换热器传热性能的影响,系统总结了管壳式换热器传热强化技术的分类和强化效果。进一步从设计和改造两个方面,对换热网络优化中考虑管壳式换热器传热强化的应用研究进行了综述,展示了传热强化对换热网络设计和改造的效果和优势。最后对下一步的研究进行了展望,指出可进一步探究换热器传热强化设备几何尺寸和换热网络同步优化、传热强化和换热器详细设计同步优化等。     

旋转式换热器换热效果的数值模拟研究

通过流体力学计算的方法,对一种新型的旋转式换热器进行了强化传热效果的模拟计算。计算结果表明,对比于静止情况,使用该新型旋转换热器可有效增强换热效果;总传热系数随着转速的增加而增加;但增强效果随着换热器内流体表观流速的增加而减弱。旋转式换热器强化传热的机理在于旋转消弱了壁面两侧冷热流体的速度边界层及温度边界层。     

换热器结构优化与换热性能评价指标研究

某运载器中冷却器存在若干问题：壳侧压力损失较大;采用的弓形折流板结构使得壳侧工质呈现出Z字形流动,在折流板后易形成流动死区,促使壳侧结垢,使得换热器总传热性能降低。提出了两种针对壳侧结构的强化换热设计方案。方案一为减少弓形折流板数量、增加折流板间距;方案二为采用螺旋折流板替换原有的弓形折流板。为验证文中采用的热力设计方法的准确性,根据文献中的实验结果针对弓形折流板和螺旋折流板管壳式换热器热力设计方法进行了验证,结果表明文中采用的热力设计方法得到的计算数据与实验结果的偏差在37%以内,满足工程设计需求。优化方案根据优化参数不同,其优化结果有所不同,基本存在以下规律：优化设计可使换热器管壳两侧总压降减小,但同时其换热性能也下降。因此,需要一个综合指标来进行评价。文中提出以换热量Q与换热器流动阻力引起功耗的比值作为综合性能评价指标。该指标表示换热系统克服换热器流动阻力消耗单位泵功下的换热量,其值越大,单位泵功下换热量越高,经济性越好。经过计算发现最优方案相对原始方案,综合评价指标提高了约22.2%。     

采用双(多)壳程换热器来促进换热网络的进一步优化

文中从过程工业换热流程优化的角度论述了采用双（多）壳程换热器的重要性和必要性,并从单个匹配和整个换热网络两方面进行了理论分析,指出采用双（多）壳程换热器具有降低换热器投资,提高换热网络热回收率和过程系统的能量综合优化化水平等多重效果。     

氮肥厂换热设备的强化改造

根据我国氮肥厂换热方式及特点，采用强化传热管，低流阻壳程支承结构改造传统管式换热器，具有投资省、换热效果好、见效快等特点，完全可满足工艺要求。     

数据驱动的固定拓扑结构换热网络优化改造方法

获得经济可行的换热网络改造方案目前仍然是一个巨大的难题。传统的改造方法严重依赖拓扑修改,这往往会增加改造时间和投资成本。因此,本文将围绕固定拓扑结构的换热网络改造展开研究,提出了一种基于数据驱动的高效改造方法。该方法通过建立性能模拟模型,模拟计算换热器在不同性能参数时的公用消耗与温度分布,以此获取大量的驱动换热网络改造的数据。然后通过BP神经网络预测模型与遗传算法,求解得到以最大节能量为目标的改造方案。案例研究表明,改造后的换热网络可以通过较小的投资获得较大的节能效益,与文献相比,单位费用节能量提高了51.4%;与同为固定拓扑结构的灵敏度分析相比,可以快速地获得经验规则法无法获得的改造方案,验证了改造方法的经济实用性与高效性。     

考虑热泵设置的换热网络分步改造及其多目标优化策略

为了研究热泵设置对换热网络系统节能和CO₂减排的综合影响,建立了以换热网络年度化的改造费用和新增CO₂排放量最小为目标的多策略分步改造的多目标优化模型。以酮苯脱蜡装置的换热网络改造为例,阐明了本文所提方法的有效性,并获得了经济性和CO₂排放量目标权衡的Pareto曲线。本文还对热泵在换热网络中的设置位置进行了讨论,对比和分析了换热网络优化、热泵设置和燃料替换3种改造策略的经济性、减排效果以及节能效果。该方法可为过程工业系统的节能和CO₂排放控制策略的制定提供理论依据。     

Minimizing investment cost for multi-period heat exchanger network retrofit by matching heat transfer areas with different strategies

Multi-period heat exchanger network (HEN) retrofit is usually performed by targeting and matching heat trans-fer areas. In this paper, based on the reverse order matching method we proposed previously, three strategies of matching heat transfer areas are proposed to minimize the investment cost for the retrofit of HEN in multi-period, in which replacement of heat exchangers, addition of heat exchangers and addition of heat transfer areas are performed. We demonstrate the procedures through three scenarios, including maximum number of substituted heat exchangers after retrofit, minimum additional heat transfer areas in the retrofitted HEN, and minimum investment cost for retrofit. The strategies are extended to a single period HEN retrofit problem. The results of multi-period and single period HEN retrofit problems indicate the effectiveness of the strategies. More-over, these results are better than those reported in literature. The strategies are simple and easy to implement, which are of great benefit to large-scale HEN retrofit in practice.     

一种分步匹配的换热网络优化方法

针对复杂换热网络全局优化中可操作性、优化效率与优化质量三者间的矛盾问题,基于换热网络优化中的最佳温位匹配的原则,提出了一种复杂换热网络分步优化方法。该方法将复杂的网络集成问题分解为以冷(热)流体数目为基础的多个单一流体匹配优化的子问题,以最优匹配优选的原则进行网络结构的分步生成,最终获得网络的总体结构。结果表明,以优选匹配的换热网络结构优化结果优于焓差匹配、温位匹配的结果,匹配的原则中,优选匹配要作为首选的匹配原则,可以避免前两种匹配原则上的匹配失当,该方法极大地提高了复杂换热网络优化的可操作性,优选匹配顺序使得分步优化能够取得更高的质量。     

换热器壳程局部传热系数的测定方法

提出了一种适用于气体在换热器管束间的局部表面传热系数的实验测试方法。误差分析表明,该方法所产生的最大相对误差为5.11%;分别对空气纵向和横向冲刷正方形与正三角形2种排列方式的管束进行局部传热的实验和数值模拟研究,将实验结果、数值模拟结果与经验公式进行比较。研究表明:实验值与数值模拟、经验公式吻合较好,最大偏差小于10%;综合误差分析与实验结果比较,表明该方法简单、方便,并且可靠。