换热器节能设计分析[论文]
节能换热器设计方案
节能换热器设计方案
节能换热器的设计方案是为了降低能源消耗，提高能源利用率，通过优化传热方式和减少热损失来实现节能目标。
首先，选择高效传热介质。
传统的换热器常用的传热介质是水和空气，而现代节能换热器可以选择导热性能更好的介质，如液态金属、汞、液氮等，这些介质的导热能力更强，传热效率更高。
其次，采用流程优化措施。
在换热过程中，可以通过合理调整流体的流速、流量和流动路径，以减小传热界面的热阻，提高传热效果。
比如增加流体的流速，使得传热界面更混合，流动更快；或者通过增加换热管的数量和长度，增大传热面积，增加传热效果。
第三，采用高效传热技术。
可以选择更加优化的换热器结构，如板式换热器、壳管换热器等，这些结构能够增大换热面积，提高传热效率。
此外，可以采用增强换热方式，如加装翅片、螺旋纹管等，增加传热界面，提高传热效果。
第四，减少热损失。
在换热器的设计中，要减小热损失，选择较好的材料，减少热量的散失。
比如选择导热性能好的材料，增加换热器的保温性能，减少热量的流失。
此外，可以设置屏障、屏蔽罩等措施，防止热量的漏失，提高换热效率。
第五，采用智能控制技术。
通过采用传感器和自动控制系统，实现换热器的智能化控制，提高其工作效率和能源利用率。
可
以根据实时的工况变化，实时调节流体流速、温度和压力等参数，以实现最佳的传热效果。
综上所述，节能换热器的设计方案主要包括选择高效传热介质、流程优化措施、采用高效传热技术、减少热损失和采用智能控制技术等措施，通过这些方案的综合应用，可以最大限度地提高换热效率，达到节能的目的。
换热站节能设计与安全运行分析
换热站节能设计与安全运行分析发布时间：2022-04-12T06:35:39.347Z 来源：《建筑设计管理》2021年20期作者：刘晓晨[导读] 本文基于城市供热行业的智能化、节能化改造背景刘晓晨天津能源投资集团有限公司天津市 300000摘要：本文基于城市供热行业的智能化、节能化改造背景，针对换热站换热器、凝结水回收装置、去污器与水泵等基础设备的选型优化策略进行分析，并结合系统节能设计与安全运行体系建构实际情况进行改造效果探讨。
实际评估结果显示，经由节能设计后换热站设备电耗、单位面积热耗均明显下降，实现安全运行目标。
关键词：换热站；设备选型；节能改造；安全评估引言：据国家统计局公布结果显示，2020年全国城市集中供热面积达到99.48亿㎡，同比5年前增长34.66%。
当前我国热源、一次管网改造工作已取得阶段性成果，但仍在设备运行与配置过程中存在能耗浪费、质量缺陷以及安全问题，相应对于供热企业设备选型与控制系统的优化设计提出现实要求。
1设备选型与节能改造1.1设备选型优化1.1.1螺旋板换热器该换热器基于传热强化原理实现结构参数优化，凭借其高效转化功能降低传统换热器运行工况下产生的能耗，其性能优势主要体现在以下几个方面：（1）该换热器的换热管流速控制在1.8～2.7m/s范围内，内部设有流线型、螺旋式纹路，当在高温运行工况下生成具有粘性的金属杂质后，可依托纹路设计防止杂质附着在换热管内壁、直接导入管腔内，在高速旋转过程中实现冲刷、粉碎及排出，防范因内部杂质削弱换热效率，减少设备运行过程中的热能损耗，并且其螺旋式纹路设计可使换热器传热系数提高至以往的2倍左右，有效提升换热功率[1]。
（2）为消除热应力，该换热器在结构设计上进行改良，改变换热管与管板的胀接、焊接模式，在二者之间增设O型密封圈，营造动密封结构，使换热管可沿轴向自由伸缩，有效消除热应力、延长使用寿命。
（3）小型化、轻量化设计，此类换热器具有体积小、耗材少、占地空间小等特征，平均换热面积扩大1.4～3.2倍，可结合场地空间条件进行平铺、倒立、臂式支立等安装方式的选择，实现灵活布置。
暖通空调工程中换热器的运行节能分析
暖通空调工程中换热器的运行节能分析摘要：随着我国现代社会经济的快速发展，在暖通空调工程运行过程中，换热器的应用较为广泛，且换热器的形式多种多样。
因此，更应注重换热器的运行节能方面。
基于此，本文对暖通空调系统工程及其重要价值、运行特点、暖通空调工程中换热器的运行节能方式以及案例进行了分析。
关键词：暖通空调工程；换热器；运行节能1 暖通空调系统工程及其重要价值1.1 关于暖通空调系统工程暖通空调系统工程是建筑工程中的重要环节，具有较强的系统性，其中包含多种不同的系统，比如：防尘系统、通风系统、冷却系统、防排烟系统。
工作人员要充分考虑暖通空调系统工程的综合性特征，严格开展暖通空调中的各个系统，尤其是换热器部分的设计与施工，从而提高暖通空调工程的质量。
那么，如何强化换热器运行节能设计，提高暖通空调系统工程质量，则是一项必须要认真思考的问题。
要想实现节能环保目标，就要灵活利用多种专业技术，提供技术支持。
1.2 暖通空调系统工程的重要价值暖通空调系统工程中的换热器节能技术能够有效缓解能源紧张问题，降低能源消耗，减少建筑中产生的污染物。
结合我国城市建筑数据调查结果分析，当下的暖通空调系统工程中，由于节能设计不足问题导致的能源消耗占总量的40%，导致消耗了大量的能源资源，造成严重浪费，且呈现上升趋势。
因此，调整暖通空调系统工程结构，优化节能设计，是缓解能源紧张问题，降低建筑物污染水平的重要工作。
在此过程中，工作人员要认识到换热器运行节能的重要价值，重点关注换热器部分，开展实验与优化设计。
2 暖通空调系统的运行特点在暖通空调系统工程的运行过程中，会产生大量的污染物，存在消耗大量能源的情况，这种情况与室内设计标准具有一定的联系，且会受到室外气候条件的影响，比如：围护结构、照明设备等，也会在一定程度上受到新风系统的影响。
暖通空调系统的能源消耗情况与系统设计、运行管理之间具有密切联系，若系统设计不科学，则会降低运行效率，加大能源消耗，反之，则能源利用率就会有所提升。
浅谈换热站的节能设计以及安全运行问题
浅谈换热站的节能设计以及安全运行问题作者：徐晓明来源：《中国科技纵横》2013年第09期【摘要】随着社会的进步，人类意识的提高，节能和安全历经理念、行为、规范、认同这一长期过程，在不断前进和升华中逐步多数人认同。
本文依次从换热站的节能设计和安全运行两个角度出发，剖析换热站内设备节能技术措施，并对针对安全运行角度提出仪表控制要求。
【关键词】换热站优化安全运行能源是当今人类面临的重大问题之一，能源开发和转换利用已经成为各国的重要课题。
随着我国政策对节能和安全的要求越来越严格，作为能源转换利用的主要设备—换热机组，其节能设计和安全运行更加举足轻重。
本文根据多年的设计和管理经验对换热站节能设计和安全运行管理工作等方面提出几点建议。
1 换热站节能设计换热站节能设计涉及到换热器的选择。
2 设备的选择2.1 换热器选型换热器设计选型主要从传热系统、换热效率、阻力以及设备尺寸等因素进行考虑。
按换热器结构形式分管壳式换热器、板式换热器、螺旋板式换热器、容积式换热器等。
煤化工项目中换热设备主要是利用蒸汽换热，取得低温热水的汽水换热器。
在换热器选型上建议优先选择双纹管换热器。
目前在神华集团新建项目中神华甲醇下游加工项目的第一、第二换热站均采用该型设备。
双纹管换热器是一种新型强化传热的节能高效换热设备，它是在螺旋槽管、波节管换热器的基础上根据强化传热机理而研制成功的。
双纹管换热器与其他换热器相比有以下优点：（1）传热系数高。
独特的波纹结构，汽-水传热系数范围可达5000～7619W/m2·℃。
水-水传热系数范围可达3500～5000W/m2·℃（如表1）。
（2）不宜结垢。
被加热水高流速冲刷管壁，管内流速保持1.5～2.5m/s，整体单向冲刷管壁使污垢难以实现。
双纹管具有较强的抗垢性能。
外螺纹类似膨胀节，当操作过程中介质温度发生变化时，由于金属的膨胀与收缩，使换热关表面曲率发生变化而使垢片自行脱落，重新露出金属光泽。
节能汽水换热器研究论文
节能汽水换热器研究论文摘要：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。
图示：激波加热器三段构造及压力分布图现在具体谈谈激波加热器三段的工作过程及原理：蒸汽喷射段主要是实现蒸汽压力能向动能的转化，。
当具有一定压力，流速的蒸汽进入喷射段后，由于与进口水的作用压力降低，体积急剧增大，形成高速气流由喷管射出。
混合段混合段完成热能传递和转换的场所。
当高速蒸汽进入混合段后，与环隙喷入的水相遇凝结，在极短的时间内形成均匀的两相超音速流体，进而形成激波，推动热水进入扩压段。
换热器设计论文
第1章绪论换热器是一种实现物料之间传递热量的节能设备，在石油，化工，动力，食品，轻工等行业应用普遍。
在炼油，化工装置中换热器占总设备数量的40%左右，占总投资的30%—45%。
近年来随着节能技术的发展，换热器的应用领域不断扩大带来了显著的经济效益。
换热器的种类很多，但根据冷，热流体热量交换的原理和方式基本上可分为三大类即：间壁式、混合式和蓄热式。
在三大类换热器中，间壁式换热器应用最多。
间壁式换热器又可分为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器和壳管式换热器。
其中壳管式换热器（又称列管式）是最典型的间壁式换热器，它在工业应用有着悠久的历史，而且至今仍在所有换热器中占有主导的地位。
1.1 课题的提出和研究内容1.1.1 课题背景管壳式冷凝器所涉及到的原理和它应用的领域都十分广泛，特别在制冷工业中蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机中的冷凝器，大型中央空调的冷水机组中都有其身影。
可以说在民用和工业领域中的重要性不言而喻，所以对其的合理优化设计是非常重要的。
这次的毕业设计是与上海第一冷冻机厂的校企合作项目，上海第一冷冻机厂有限公司始创于1934年，我国第一台活塞式制冷压缩机、第一台离心式压缩机、第一台溴化锂制冷机和第一台螺杆制冷压缩机都诞生在这里！公司现已成为一个集冷冻空调设备研制开发、制造和压力容器制造、压力管道设计及相关工程安装和系统服务于一体的集约化企业。
此次的毕业设计正是为企业设计HSG70-2型冷凝器，也是将大学四年所学知识学以致用。
1.1.2课题任务本课题是按照上海第一冷冻机厂的要求设计HSG70-2型双机头（双回路）管壳式冷凝器。
由于这个型号是工厂第一次设计，所以需要对传热系数，传热面积，外形，流动阻力，压降及冷凝器尺寸和强度进行计算和校核。
由于冷凝器为双机头服务，因此壳体中间需加装中间管板，将壳体一分为二。
要求给出二维零件图、机体总图和三维装配图。
因为此次毕业设计与厂里的产品直接挂钩，所以设计要求较为严格，完全按照生产制造的国家标准进行设计与计算，因此对自身来说是一次挑战，同时也是为今后就业打下坚实的基础。
毕业论文换热器设计
毕业论文换热器设计摘要：换热器是工业生产和制造中非常重要的设备，主要用于热力学过程中的传热和能量转换。
本文将介绍换热器的基本原理和设计方法，并根据实际需求详细讨论了一种换热器的设计方案，最终得到了优化的设计方案。
关键词：换热器、传热、能量转换、设计方案、优化第一章、引言换热器是工业生产和制造中非常重要的设备，主要用于热力学过程中的传热和能量转换。
在化工、制药、电力、能源等行业中广泛应用，将热能转换为其他形式的能量，具有重要的意义。
设计一种合适的换热器，在生产中发挥重要的作用，不但能节约能源成本，还能提高产品的质量和产量，因此引起了广泛的关注和研究。
本文将介绍换热器的基本原理和设计方法，并根据实际需求详细讨论了一种换热器的设计方案，最终得到了优化的设计方案。
第二章、换热器的基本原理换热器的基本原理是利用流体之间的热交换来完成热力学过程中的传热和能量转换。
一般来说，流体流经换热器时会发生温度变化，流量变化等现象，而这种变化将导致热量的转移和传递。
其中，传热面积、传热系数、热传递差等因素对传热效果有很大的影响，所以在设计换热器时要充分考虑这些因素。
第三章、设计方法设计换热器的方法包括数学模型建立、参数计算和设计方案确定等步骤。
首先，要建立数学模型，根据流体之间的热交换原理，可以建立传热方程和能量守恒方程等式，通过这些方程式计算出流体的温度分布和热量传递情况。
其次，要根据设计要求和实际情况进行参数计算，包括确定流体的热传递系数、确定传热面积、确定流量等等。
这些参数将决定换热器的传热效果和使用情况。
最后，根据数学模型和参数计算，确定最终的设计方案，包括所需材料、尺寸、结构等方面的设计，以实现最佳的换热效果和使用效益。
第四章、实例分析假设一个换热器需要在流量为20L/min，入口温度为50°C 的条件下，将水加热到70°C的温度，热源为180°C的高温水。
按照第三章中的设计方法进行计算，并得出了如下的设计方案：传热面积：3.5m2热传递系数：5000W/(m2·℃)传热温差：15℃总温差：20℃根据上述设计方案，所需的材料为不锈钢，尺寸为长3m，宽1.5m，高2m，结构为管壳式。
换热器设计毕业设计(论文)
.摘要此设计是在以安全为前提，在尽可能保证其质量、经济合理性和实用性等技术指标为前提下进行的设计。
BR01型板式换热器是一种高效紧凑的换热设备，它被应用到食品工业、冶金工业、机电工业、造纸工业、石油工业等领域。
而且其类型、结构和使用范围还在不断发展。
焊接型板式换热器的紧凑性好，重量轻、传热性能好、初始成本低特点。
本文对板式换热器的发展及应用领域作了简要的介绍，通过应用板式换热器的传热机理。
对板式换热器进行了热力计算和阻力计算，在满足了校核条件下，设计了板式换热器的基本结构如框架形式，板片结构及流程组合方式等结构参数。
确定了板片数为149的并联式流程组合的板式换热器，用Auto CAD绘制零件图及总图。
关键字：板式换热器；结构设计；热力计算；校核；经济性分析AbstractThe design is premise of security, in an mush an possible to ensure its quality, economically rational and practical technical indicators, such an under the premise of the design. Plate heat exchangers a compact and efficient heat transfer equipment, it is applied to the food industry, metallurgical industry, electromechanical industry, paper industry, oil industry and other fields. And its type, structure and scope are still evolving, Welded plate heat exchanger compactness has the features such as light weight, good heat transfer performance and low initial cost.In this paper, by the using of plate heat exchanger heat transfer mechanism the development of plate heat exchanger and applications are briefly introduced.It carried out the plate heat exchanger thermal calculation and resistance calculations, and designed the basic structure of the plate heat exchanger such as the frameworks, structure and processes combinations to meet the verification condition.Finally it determined the parallel flow plate heat exchanger with 149 of the plates and combined with Auto CAD drawing parts diagram and assembly drawings.Keywords:Plate heat exchanger; C onfiguration design; Thermodynamic calculation; Check;目录1. 绪论 (1)1.1板式换热器的概述 (1)1.2我国设计制造应用情况 (1)1.3国外著名厂家及其产品 (3)2. BR01型板式换热器的基本构造 (6)2.1BR01型板式换热器的基本构造 (6)2.2流程组合 (6)2.3框架型式 (8)2.4板片 (9)2.4.1 常用形式 (9)2.4.2混合 人字板及性能 (10)2.4.3 特种形式 (12)2.5密封圈 (12)2.6压紧装置 (13)3. 板式换热器的性能特点 (14)3.1板式换热器的主要优点 (14)3.2板式换热器的主要缺点 (16)3.3板式换热器与管壳式换热器的比较 (16)4. BR01型板式换热器的设计计算 (18)4.1板式换热器的设计计算概述 (18)4.2传热过程 (18)4.2.1 对流换热 (18)4.2.2 相变换热 (19)4.2.3导热 (20)4.3热力计算 (20)4.3.1 一般设计要求 (20)4.3.2 设计计算公式和曲线 (23)4.3.3 确定总传热系数的途径 (29)4.4换热器已知参数 (30)4.4.1 计算综述表 (36)5. 经济与技术分析 (41)5.1技术经济分析的原则 (41)5.2技术经济分析的标准 (41)结论 (42)致谢 (43)参考文献 (44)附录A (45)附录B (46)辽宁工程技术大学毕业设计（论文）1. 绪论1.1 板式换热器的概况目前板式换热器已经成为高效、紧凑的热交换设备，且大量地应用于工业中,其发展已有一百多年的历史[1]。
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换热器节能设计分析
【摘要】换热器中采用节能技术不仅能提高能源利用率，减少金属材料的消耗，而且对推进石油、化工、制药等行业的节能减排工作有着积极意义。
介绍了常用管壳式换热器换热管强化传热技术和壳程强化传热方法，分析了各自的原理、优缺点及推荐使用场合。
【关键词】换热器节能强化传热
1 管壳式换热器的传热原理
根据传热学基本公式：q=kf△tm，由上式可知，提高传热效率的途径有三条：提高传热系数k；增大换热面积f；加大对数平均温差△tm。
增大换热面积和加大对数平均温差都不是理想的途径，一味地增加换热面积势必会造成设备体积庞大和投资费用的大幅度
增加，而加大对数平均温差又要受到公用工程条件和分离物系性质的限制。
只有提高传热系数，才是强化换热最有效的途径。
传热系数k是换热器的主要性能参数，众所周知其计算公式为：
传热系数k值的大小与管内换热系数ai、管外换热系数ao、管内和管外的污垢系数ri和ro、换热管的外径与内径之比do/di、换热管材料的热导率λw以及管厚度δw有关。
而换热管的材料、规格一旦选定，则管外径与内径之比、壁厚及导热系数等参数也随之确定下来。
所以，提高管内、外换热系数ai和ao、降低污垢系数ri和ro，才能够提高换热器的总传热系数k。
2 管壳式换热器强化传热方法
由传热机理可以看出，提高换热器的传热效率就要想办法提高管
内、外换热系数、降低管内、外污垢系数。
管壳式换热器的强化传热研究经过多年发展，目前已经取得了许多广泛使用的成果。
以下从管程强化与壳程强化两个方面分析管壳式换热器强化传热方法。
2.1 管程强化
2.1.1 传热管的改进
采用了低肋管、螺纹管、波纹管等代替常用换热器的普通光滑管，不仅增加换热面积，而且利用粗糙传热面强化边界层湍流度提高传热系数，从而使管程强化传热有了较大的突破。
低肋管是开发较早的换热管之一，主要应用于强化沸腾传热，不仅其换热系数较高，而且能有效地扩大传热面积，光滑管的传热面积只是低肋管的38%。
但是低肋管也有其自身的弱点：在低热流率下，换热管的传热性能在上、下两部分相差比较大，上部优于下部，不过随着热流率增加差距会逐渐减少，此外该管型带来的流动阻力会比较大。
螺纹管是一种由钢管经环向滚压轧制而成的整体低翅片管，适用于强化对流、冷凝传热。
从内、外螺纹管与光滑管的对比可看出螺纹管在强化传热和节能等方面的优点，内、外螺纹管换热器可提高传热系数，螺纹管的总传热系数为光滑管的两倍以上。
对于相同结构的管壳式换热器，内、外螺纹管的换热面积是光滑管的1.5～2.5倍。
螺纹管换热器对污垢的产生可起到延缓和抑制作用，因而可降低污垢系数ri和ro，减少热阻，提高传热效率。
2.1.2 适当提高管内流速
管内的对流换热系数ai与管内流体的流动状态有极大关系，流
动状态的改变可借助于提高流速，传热系数随着流速的提高而增加。
但当流速提高到一定程度时，传热系数随着流速的提高而增速减慢，而换热器的压降增加幅度却很大。
因此，在设计换热器时，可适当加大管内流速，以提高管内换热系数，强化管内传热。
2.2 壳程强化
从间壁传热原理上讲，壳程强化在提高整个换热器传热效率较管程更为有效，在无相变换热的情况下，一般壳程对流换热系数a1
小于管程对流换热系数a2，所以在壳程进行强化传热的改进，可以使总传热系数k有较大提高。
设计出合理的壳程流道截面，使流体按湍流或程度较高的紊流进行流动，使流体不断冲击边界层。
同时，使截面最好能不断改变流体的流动方向，如有意识地使流道截面不间断地缩小、扩大，即使在流速较小的情况下，流体在管外也可以形成比较强烈的扰动，从而提高管外的对流换热系数。
2.2.1 管间支撑结构的改善
传统的管壳式换热器大多采用单弓形隔板支撑，使流体呈“z”形流动，该流动方式造成在隔板和壳壁相连处存在流动死区致使传热系数提高降低；流体在弓形隔板间的分离引起动量的急剧变化而造成压力的严重损失；在隔板与壳体和换热管之间，若旁路流和泄漏流现象严重将降低流体的有效质量流速。
为了改善流体在壳侧的传热性能，相继推出一些优化结构。
2.2.2 折流杆式换热器
折流杆式换热器由排布的支撑杆和其他元件形成折流栅来代替
折流板，使流体在壳程形成一系列折流，既可以防震，还可以增加流动介质的湍流度，提高管间给热系数。
折流杆式换热器压降很低，为弓形隔板的1/4以下，传热特性比也高，传热强化达1.3～2.4倍，应用于有相变和无相变的流杆螺旋槽再沸器都能获得比较满意的效果。
3 结语
管壳式换热器管程和壳程的强化传热的各种方法都是围绕传热
机理，从提高传热系数k、扩大传热面积a和增大传热温差△tm三种方面来实现。
通过改变换热管外形、改变壳程挡板和管支撑物的形式、改变壳程流程布置等途径达到提高传热效率的目的。
从而实现热量的合理利用，降低设备成本，减少金属材料消耗，实现工艺过程的节能减排。
所以采用各种强化传热方法设计制造高性能的换热器是较经济的开发和利用能源的最重要手段。
参考文献：
[1]霍喜军.不同管型换热管及管内外流体多场耦合数值模拟研
究[d].东北石油大学，2011.
[2]杨波涛，戚冬红.给定传热温差管壳程式换热器的优化设计[j].化工设备与管道，2012（03）.。