摘要：逆流換熱器的熱力學優化方法通常分為兩類：熵產分析和火用效率方法。本文分析傳熱單元數和換熱流體熱容量變化情況下，應用過增元提出的溫差場均勻性原則，對兩種熱力學優化方法進行比較。結果表明：在熱容量恒定，傳熱單元數變化時，兩種優化方法得出相反的結論，火用效率變化和溫差場均勻性變化相一致，而熵產生數的變化在某些情況下卻不然。由此從反映物理機制的角度建議選用火用效率作為換熱器熱力學優化的判據。

關鍵詞：逆流換熱器熱力學優化溫差場均勻性因子火用效率熵產

1．引言

換熱器作為一種各工業領域廣泛使用的設備，它的研究倍受重視。目前關于換熱器的研究大致有兩個方向，一是研究換熱器傳熱強化，主要目的是提高換熱器流體和固壁間的對流換熱系數，進而提高換熱器的效能。二是從可用能的角度研究換熱器的熱力學優化，包括換熱器的熵產分析、火用效率分析等，從使換熱過程不可逆性最小的角度來優化換熱器。其中過增元提出的換熱器溫差場均勻性原則，一方面可以指導新的提高換熱器效能的方法，另一方面也可以對換熱器熱力學優化做分析。本文是從溫差場均勻性原則出發，將其應用于逆流換熱器的優化過程，并對各種優化方法進行分析比較。

2．換熱器溫差場均勻性原則

過增元在1992年《熱流體學》[1]一書中定義了溫差場不均勻因子，應用于順流、逆流和叉流換熱器，發現在相同的傳熱單元數NTU、熱容量比W和流體進口溫度的條件下，逆流換熱器溫差場最均勻，效能也最高，熵產也最小。進而在1996[2]年定義溫差場均勻性因子，提出了換熱器熱性能的溫差場均勻性原則：在NTU和W一定時，換熱器的溫差場越均勻，其效能越高。并采用數值方法對13種換熱器的溫差場和效能進行了分析，驗證此原則的正確性。通過熵產分析指出此原則是以熱力學第二定律為理論依據的。同時針對叉流換熱器，提出了分配換熱面積來改善換熱器性能的新方法。過先生又在2002[3]年給出了簡單順流、逆流、叉流換熱器溫差場均勻性因子的解析表達式，同時通過實驗的方法對此原則進行了驗證，針對多流程叉流換熱器，舉例說明用改變管路連接的方法來改變溫差場均勻因子，進而改變換熱器的效能。在2003[4]年提出基于溫差場均勻的場協同原則，同時將此原則應用于多股流換熱器中，提出換熱器傳熱性能的高低取決于冷熱流體溫度場的協同程度，而不是流動方式。

摘要：在暖通領域，對于能耗巨大的汽水換熱過程，節能降耗的方式無外乎提高傳熱效率、合理能源分布結構。目前實際工程中使用的汽水換熱器大多為間接式換熱器，這類換熱器存在換熱效率逐年降低、維修量大、凝結水回收困難、基建投資及電耗大等問題。激波加熱器是解決現有汽水間接換熱問題的最簡單、經濟、可靠的一種換熱器。

關鍵詞：換熱器激波加熱器

二十一世紀，環境和能源成為人類面臨的重要問題。為撥戶環境和有效利用現有資源，節能使用資源顯得尤其重要。對于用戶來說，節約能源意味著減少支出、增加經濟效益、增強企業的競爭力。

在暖通領域，對于能耗巨大的汽水換熱過程，節能降耗的方式無外乎提高傳熱效率、合理能源分布結構。目前實際工程中使用的汽水換熱器大多為間接式換熱器，這類換熱器存在換熱效率逐年降低、維修量大、凝結水回收困難、基建投資及電耗大等問題。

清華大學江億院士指出：激波加熱器是解決現有汽水間接換熱問題的最簡單、經濟、可靠的一種換熱器。

激波加熱器由三段組成一蒸汽噴射段、汽水混合段、射流擴壓段。它的工作原理：激波加熱器是利用蒸汽和水直接混合進行供熱或生活熱水供應領域的高新技術產品。運行時汽、水瞬間混合，形成流態復雜的、具有超可壓縮性（即壓縮系數驟增）的汽水兩相流體，混合后流體流速迅速由壓音速轉變為超音速卻無需消耗機械能。在經過瞬間的熱量與動量傳遞后，蒸汽完全凝結入水中共同形成高溫高壓的熱水從該設備中輸出，直接進行供熱循環或熱水供應。也就是說在一定條件下（如能提供一定要求的蒸汽壓力）激波加熱器運行時可以取代泵或減少泵的功率推動系統的循環。

摘要：在冬季制熱工況下，熱泵機組的室外換熱器溫度低于環境空氣的露點溫度時，翅片表面就會產生冷凝水；如果溫度進一步低于0℃就會結霜，由此導致傳熱情況惡化，嚴重時機組無法正常運行。為了確保機組正常運行，除霜必不可少，但又消耗了額外的能量，這些甚至影響了熱泵的推廣應用。所以在保證換熱器的傳熱性能不惡化的前提下，除霜周期的延長對于節約能量的實際意義是明顯的。因而對結霜工況下熱泵機組常用的翅片管換熱器的傳熱傳質現象進行分析和優化設計，具有極大的實際意義。本文應用正則攝動方法，研究結霜工況下等厚度環肋的傳熱傳質問題，探索在一定體積條件下產生最大傳熱量的最優幾何尺寸。

關鍵詞：結霜工況熱泵翅片管換熱器正則攝動方法最優化

1引言

目前，熱泵的應用越來越廣泛。在冬季制熱工況下，當室外換熱器的溫度低于環境空氣的露點溫度時，翅片表面就會產生冷凝水。如果溫度進一步低于0℃就會結霜，由此導致傳熱情況惡化，嚴重時機組無法正常運行。為了確保機組正常運行，除霜所以必不可少，而除霜又消耗了額外的能量，這些甚至影響了熱泵的推廣應用。所以在保證換熱器的傳熱性能不惡化的前提下，除霜周期的延長對于節約能量的實際意義是明顯的。因而對結霜工況下熱泵機組的翅片管換熱器的傳熱傳質現象進行分析和優化設計，具有極大的實際意義。

由于霜對換熱的影響明顯，國內外對于翅片管換熱器的結霜的研究相當活躍，但主要集中在除霜控制[1][2]、對霜的形成機理、霜及霜的特性的分析[3]和換熱器結霜特性的模擬[4]的研究上。對于換熱器自身的結構對結霜的影響，則主要集中翅片變間距的研究[5]。鄧東泉[6]等通過實驗對不同材料的翅片的傳熱特性進行了比較。在變片距設計已經成為設計人員和研究人員的共識的情況下，對于翅片自身尺寸的設定往往由干工況下的經驗而定，充分考慮結霜的影響方面的研究未見公開報道。

熱泵機組的換熱器，多用等厚度環型肋片來強化換熱效率。魏琪[7][8]等人對變熱力參數和濕工況下的等厚度環肋的傳熱傳質進行了研究,得到了相應工況下的一些有意義的結論。本文基于等厚度環肋的基本模型，探索結霜工況一定體積下最大換熱量時的優化尺寸。

摘要采用空氣源熱泵冷熱水機組的動態數學模型對空氣側換熱器的結霜工況進行了模擬。模擬中同時考慮了結霜的密度和厚度隨時間的變化，首次提出了結霜密度隨時間的變化關系式。計算了不同工況下的結霜速度、霜的密度、霜的厚度隨時間的變化。將模擬結果與實驗數據進行了比較，進一步驗證了所建模型的正確性。

關鍵詞空氣源熱泵冷熱水機組結霜動態模擬

1前言

空氣源熱泵冷熱水機組作業中央空調的冷熱源有很多優勢，如冬夏共用，設備利用率高；省去了鍋爐房和一套冷卻水系統；機組可安裝在室外，節省了機房的建筑面積；不污染環境等。因此該機組在氣候適宜地區的中小型建筑中得到了廣泛地應用。但機組在冬季運行時，當空氣側換熱器表面溫度低于周圍空氣的露點溫度且低于0℃時，換熱器表面就會結霜。結霜后換熱器的傳熱效果急劇惡化，嚴重時機組會停止運行。因此換熱器結霜是影響機組應用和發展的主要問題，研究機組在結霜工況下的工作性能具有十分重要的意義。

2．結霜模型的建立

霜的積累速率是由進出室外換熱器空氣濕度的變化決定的：

本文作者：琚成新宮玉川劉玲工作單位：洛陽鉬業集團金屬材料有限公司

采用WSA制酸工藝生產的硫酸，產品外觀為無色的透明油狀液體，但酸濃最高只能達到97．8%，無法達到98%以上。尤其到夏季一次水溫高和外界溫度高時，硫酸的酸濃會降到97%以下。凈化工藝中由于添加硅酸鈉溶液，導致板式換熱器和填料洗滌塔經常堵塞。

原設計的凈化工藝為:從絕熱急冷塔出來的氣體進入填料洗滌塔中進一步進行氣體冷卻，采用稀酸板式換熱器將稀酸溫度降到34℃以下，進而將煙氣溫度降到37℃以下。由于煙氣中含有少量的氟化物，氟化物能使WSA的催化劑中毒、腐蝕加熱器和冷凝器中的玻璃管，需要將其去除以便延長酸廠催化劑和玻璃管的壽命和效率。因此，在煙氣凈化工段需要將煙氣中的氟除去而添加硅酸鈉，在填料塔淋洗過程會形成膠狀物，不僅容易將板式換熱器堵塞，影響換熱效果，而且造成填料塔的填料堵塞，影響煙氣的通過，給系統造成堵塞，需要不斷清理板式換熱器和定期清洗填料塔里的填料。當板式換熱器出現堵塞時，工藝氣的溫度會逐漸升高到37℃以上，我們采用2臺換熱器同時開啟降低溫度，但2臺板式換熱器會都堵塞，直至徹底堵死，不能換熱;造成酸濃降低，煙囪有白煙冒出。通過兩年多的觀察，我們總結為:當凈化后的煙氣溫度高時，產品硫酸濃度就降低，當煙氣溫度低時硫酸的濃度就高。為了合理控制煙氣的溫度，生產的硫酸濃度達到98．5%，不出現板式換熱器堵塞和最大延長清理周期，我們采取了以下措施:控制添加硅酸鈉的量和濃度工業用硅酸鈉溶液的濃度一般在35%～42%，為了使煙氣中氟的反應進行完全和降低淋洗液的濃度，將添加的硅酸鈉溶液稀釋到4%，在絕熱冷卻塔和填料洗滌塔中與氟化氫反應，從而去除煙氣中的氟化氫。要定期取樣對絕熱冷卻塔和洗滌塔的淋洗液進行分析，根據氟的含量，確定硅酸鈉的加入量。控制絕熱冷卻塔和填料洗滌塔中排污量和排放頻率洗滌塔的淋洗液由于隨工藝氣帶到電除霧器會造成淋洗液的缺失，洗滌塔的液面增加是由于絕熱冷卻塔的淋洗液會隨煙氣流入，因此洗滌塔的溶液要及時返回到冷卻塔;冷卻塔必須往外排液體，避免冷卻塔底部出現溢流。要及時將2個塔的循環酸溶液排出，以便把液位和雜質水平控制在一個合理的范圍。如果液體中的雜質濃度過高，則尾氣中的顆粒就不能全部去除。另外，弱酸溶液的排出也會使酸的百分比濃度保持在12%以下。如果溶液酸性過大，會損壞設備。工藝水連續地加入填料洗滌塔底部，通過從洗滌塔到冷卻塔的溢流對溶液進行足夠的稀釋，使得冷卻塔溶液的比重落在正確的范圍內。然而，如果電收塵和旋風除塵器運轉不是很正常，或者多膛爐內鉬精礦產生的粉塵特別多，在絕熱冷卻塔溶液內粉塵量就會過多。這時，就需要通過一個手動閥向冷卻塔加入工藝水，使溶液比重和重金屬濃度足夠低。要定期取樣對絕熱冷卻塔和洗滌塔的淋洗液進行分析，根據鉬的含量和酸度，設定淋洗液的排放量和排放頻率。

控制板式換熱器的清洗頻率洗滌塔熱交換器是用來把填料洗滌塔內的弱酸溶液從55℃冷卻至37℃，冷卻水在板式熱交換器中用作冷卻媒介。要能夠檢測板式換熱器進口的冷卻水溫度、出口的冷卻水溫度、冷卻水流量和冷卻水出口的pH值。檢測冷卻水pH值的目的是了解填料洗滌塔熱交換器有無泄漏。如果冷卻水酸性變得較強(pH＜5)，則填料洗滌塔熱交換器中存在泄漏，應及時采取相應的措施。弱酸溶液出口的溫度通過旁通熱的弱酸溶液來控制，這一控制由每臺填料洗滌塔熱交換器出口的溫度控制器來自動實現。當酸性循環溶液溫度降幅變化不大時，應考慮板式換熱器的堵塞。2臺板式換熱器要1臺運行，1臺備用，當溫度超過要求時要啟動備用的1臺，及時對堵塞的進行清理。如果清理頻率低于3個月要考慮板式換熱器的換熱面積和結構選型是否合理。

對板式換熱器的選型要求板式換熱器是由許多波紋形的傳熱板片，按一定的間隔，通過橡膠墊片壓緊組成的可拆卸的換熱設備。故板式換熱器有封密周邊較長、容易泄漏、使用溫度只能低于150℃、承受壓差較小、處理量較小、一旦發現板片結垢必須拆開清洗的缺點。清洗頻率高時易造成密封條的損壞，不僅費時，而且費力。選用板式換熱器時要考慮換熱面積，比理論計算富裕5%～10%，板式換熱器的葉片溝槽要深且寬。這樣冷卻效果好且不易堵塞。4降低煙氣溫度的方法探討(1)采用稀酸板式換熱器只要選型合理，就能將煙氣的溫度降到30℃以下，且不易造成堵塞，清理頻率低，可以使系統穩定運行，當工藝氣溫度低于30℃以下，WSA制酸的酸濃可達到98．5%以上。(2)可以采用間冷器方式代替板式換熱器。采用間冷器是對工藝氣直接降溫，不會形成堵塞，系統可以長時間穩定運行。但存在設備投資和占地面積大，使用冷卻水量增大，工藝系統阻力增加等缺點。要結合實際的工藝特點和現場情況，選擇合適的方式，使煙氣溫度降到30℃以下，并要保證系統能長期穩定運行，檢修和維護方便。5結論(1)采用WSA制酸工藝，通過調整工藝，采取措施，降低凈化工段煙氣溫度的方法，可以實現WSA制酸酸濃在98%以上。(2)降低凈化后的煙氣溫度要采用冷卻效果好，檢修方便、不會或不易堵塞的冷卻設備;設備選型至關重要。

摘要：某醫院利用質子和重離子技術專業治療腫瘤，是具有世界領先技術的?？菩葬t院。醫院的質子重離子區域對冷卻水溫度、壓力的控制精度有極高的要求，它是直接影響到質子重離子區域醫療設備能否正常運行的關鍵條件。通過對某醫院冷卻水系統溫度及壓力控制的充分研究及詳細設計，整套系統安全穩定運轉，全面保障質子重離子區域的直線加速器等醫療設備的正常運行。

關鍵詞：PT（質子重離子醫療）；冷卻水；溫度；壓力

上海某醫院主要利用高能射線治療腫瘤，在日常的醫療活動中，需要防護輻射，減少輻射帶來的危害。如何利用智能化技術手段實時監視、自動控制、統一管理PT（質子重離子醫療）區內的各種機電設備，從而保證各種設備的正常運行，是智能化系統建設的重要任務。PT區域是全院的核心所在，PT區域配套保障系統及醫院常規智能化系統分別是醫院正常運營的核心部分和基礎部分。醫院常規智能化系統的建設和實施的目的是為醫院正常開展工作提供基礎保障平臺。PT區域的冷卻水溫度壓力控制系統為醫院直線加速器等專業醫療設備的正常運行提供支撐和保障。如何利用智能化技術對PT區域的冷卻水溫度和壓力做出精準控制則是本項目的技術重點和技術難點。PT區域的冷卻水溫度的控制要求在±0.5℃和±1℃之間，各水管接口的溫度壓力均有要求達到的測量值。在這個溫度壓力允許范圍內，通過調節冷卻水的閥門、泵和電熱器的制熱比例等各種控制手段，最終達到接口溫度和水流壓力的恒定。

1工藝冷卻水的系統劃分及技術要求

1.1一次冷卻水系統

一次冷卻水系統分為直線加速器系統、直線及離子源房系統、同步輻射冷卻水系統三部分，其技術參數和要求見表1。需要注意的是，每個Header（冷卻水前端裝置）的水冷負荷已包括安全余量，實際運行時整個工藝冷卻水系統的總冷負荷不大于3500kW。

摘要：地源熱泵是節能、環保型冷熱源裝置。豎直埋管式地源熱泵還具有對地下水無污染，并不影響地面沉降的優點，而且占地少、投資小、施工快。采用綜合傳熱系數法，可大大簡化地源熱泵的傳熱計算。豎直埋管式地源熱泵空調設計步驟，可規范工程設計、減少設計失誤，并能提高設計速度。

關鍵詞：地源熱泵豎直埋管綜合傳熱系數

1概述

地源熱泵是一項高效節能型、環保型并能實現可持續發展的新技術，它既不會污染地下水，又不會影響地面沉降。因此，目前在國內空調行業引起了人們廣泛的關注，希望盡快應用這項新技術?，F在尚未見到有關地源熱泵技術設計手冊供設計人員使用，但又不能等待設計手冊出版后才使用地源熱泵技術。筆者從實踐角度對中小型地源熱泵空調工程設計程序進行深討，供同行討論。

地源熱泵技術的關鍵是地下換熱器的設計。本文將著重探討有關地下換熱器的問題。

2地源熱泵地下換熱器的形式

摘要：超強吸水樹脂具有極強的吸水性和良好的熱物性能，混合與源土中作為回填材料，制熱工況下分別對螺旋盤管、U型管單獨運行以及整個系統間歇運行進行了實驗測試，詳細分析了實驗數據，得出系統性能變化曲線。實驗結果表明，超強吸水樹脂與源土混合作為回填材料，特別是對于螺旋盤管換熱器，能夠增大地下換熱器換熱量，提高地源熱泵系統的效率和穩定性，適用于干旱、土壤非飽和以及地下水位比較低的地區。

關鍵詞：地源熱泵超強吸樹脂螺旋盤管U型管制熱系數

0前言

新能源的研究、開發和利用已經成為世界各個先進國家能源戰略的共同目標，淺層地能作為一種可再生綠色新能源，清潔、無污染，以及其巨大的儲存量（地表淺層吸收了47%的太陽能，比人類每年利用能量的500倍還要多），已經使得人們認識到了淺層地能的利用價值。能夠一機多用的地源熱泵系統則在淺層地能應用中日趨活躍，廣泛應用于供暖，空調領域中。然而地源熱泵系統中埋地換熱器受土壤性能影響較大，在連續運行工況下，熱泵的冷凝溫度和蒸發溫度受周圍土壤溫度變化發生波動而不穩定。為了達到換熱效果，目前大多采用垂直U型埋管，這需要鉆相當深度的井，費用比較高，占初投資中很大比例。針對這一現狀，對螺旋管和U型管在超強吸水樹脂與源土混合作為回填材料的情況下，進行了實驗研究。

1超強吸水樹脂及回填材料性能描述

超強吸水樹脂是一種吸水能力特別強的高分子材料，吸水率為自身的幾十至幾百倍，甚至千多倍。如Sumika凝膠S-50的吸水倍率為500~700（g/g）,在低溫（900C以下）吸水倍率基本不隨溫度變化；保水能力也非常高，吸水后無論加多大壓力也不會脫水，但會隨時間慢慢釋放水分，且具有良好的蓄熱、蓄冷能力[3]。

摘要：密云縣檀州污水處理廠污水熱泵工程引進北歐先進技術和設備，采用未經任何處理的城市污水作為源水的水源熱泵技術，將污水中具有的低位能源通過換熱器及熱泵機組轉換成高位能源進行供暖、制冷、供應生活熱水。

關鍵詞：污水換熱器熱泵經濟性

ApplicationofsewageheatpumptechnologytoMiyunSewagePlantByYanghaijingandluk

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

Keyword：sewageheatexchangeheatpumpeconomicalefficiency

一、項目概況：

摘要：簡述了我國城市供熱的現狀，根據我國的供熱特點和節能環保的要求，介紹了冷凝式鍋爐與熱泵聯合系統系統。根據國外資料分析了該系統的經濟性和環保性以及在我國的應用前景。

關鍵詞：冷凝式鍋爐熱泵節能環保

1引言

我國北方地區一直以傳統的燃煤、燃油采暖，隨著經濟的發展、城市規模的擴大，這些傳統的采暖方式的缺點越來越突出，不能適應可持續發展的要求，據統計燃煤采暖已經成為北方城市冬季空氣污染的罪魁禍首。如北京1999年北京市終端能源消費量為3828萬噸標煤，其中煤炭消費量2011萬噸；約占終端能源消費量的53%，是造成大氣污染的主要根源[1]。為了避免尾部受熱面的低溫腐蝕，傳統的燃煤供熱鍋爐排煙溫度通常高于150℃，蒸汽鍋爐甚至高于200℃，大多數燃氣熱水鍋爐的排煙溫度在140℃-200℃之間。過高的排煙溫度不僅耗費了大量的能源，而且提高了鍋爐的運行成本[2，3]。因此對于這些地區探索出一些潔凈，節能高效的采暖技術就具有非?，F實而重要的意義，并逐漸成為工程界、學術界普遍關注的熱點問題。

為此，20世紀70年代以來，西歐和美國等相繼研制了冷凝式鍋爐，即在傳統鍋爐的基礎上加設冷凝式熱交換受熱面，將排煙溫度降到40-50℃，使煙氣中的水蒸氣冷凝下來并釋放潛熱，可以使熱效率提高到100%以上（以低位發熱量計算）；同時研究發現，在煙氣冷凝時，煙氣中的SOx、NOx、CO2、CO以及飛灰和煙塵能部分或者全部溶解于水中，這樣就使排入大氣中的有害物質大大減少,有利于環保[2，3]。因此，采用冷凝式鍋爐對節能和環保都具有非常重要的意義。但是我國采用傳統95/70℃閉式供熱系統，相當多的鍋爐按80/70℃運行[4]。當采用潔凈燃料天然氣時，煙氣的露點溫度一般在55℃左右，要通過原有供熱系統的回水去完成煙氣的冷凝是不可行的。并且較高溫度的排煙，相對于用空氣源熱泵采暖的系統來說，應是較好的低溫熱源[5]。針對冷凝式鍋爐應用于我國傳統供熱存在的問題，為了達到節能和環保的目的，介紹國外廣泛應用的煙氣的余熱回收系統—冷凝式鍋爐與熱泵聯合系統。

2冷凝式鍋爐與熱泵聯合系統