《高耗能行業換熱設備的節能理論與先進制造技術研究》是依託西安交通大學，由何雅玲擔任項目負責人的聯合基金項目。
基本介紹
- 中文名：高耗能行業換熱設備的節能理論與先進制造技術研究
- 項目類別：聯合基金項目
- 項目負責人：何雅玲
- 依託單位：西安交通大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
電力、石油、化工、動力、冶金、核能、製冷等是廣東省的支柱產業，也是高能耗產業，各類換熱設備是其中主要的設備，研製開發低功耗的強化換熱設備能從多方面節省能源的消耗。本項目以套用廣泛的主流換熱設備－翅片管換熱器和殼管式換熱器為主要研究對象，對其熱傳遞過程中所具有的共性科學問題及具體技術問題開展深入研究，查明氣體對流傳熱及高粘度介質受限外流對流傳熱的強化傳熱與流動阻力增加之間的內在聯繫，提出高效低阻的強化傳熱原理；給出速度場、溫度場與壓力場之間的配合與協同關係；提出強化換熱效果和節能強弱之間的定量判定關係，構建以節能為主要目標的強化傳熱技術的評價方法；提出能使氣體對流傳熱及高粘度介質受限外流對流傳熱的傳熱強化大於阻力增加的對流換熱幾何結構。這對於發展我國的強化換熱理論、提升我國強化換熱原件與設備的製造水平、滿足高效強化換熱設備的國內市場的緊迫需求，具有重要的意義。
結題摘要
項目針對高能耗行業換熱設備目前在節能理論和先進制造技術方面亟待解決的問題，分別從基礎科學理論、技術開發、先進制造技術以及工程套用等層面開展了深入的研究，取得了一些創新性成果。在理論研究方面，（1）提出了以節能為目標的統一性能評價方法，給出了以節能為目標的性能評價圖，為設計節能效果顯著的高效換熱設備提供了新的科學的評價方法。（2）在速度場和溫度梯度場協同的基礎上，分析和探討了速度場和壓力場的協同性，提出了高效低阻的強化措施就是實現速度場、溫度場和壓力場的三場協同。以高效低阻為目標對渦量場對協同性的影響進行了分析。（3）開展了多物理場耦合的形狀反問題及形狀最佳化問題的研究。同時進行了基於遺傳算法的換熱設備的參數最佳化問題研究。在實驗研究與技術開發方面，搭建多個強化換熱實驗台並開展了系統的實驗研究，完成了管殼式換熱器殼側強化換熱技術、管翅式換熱器翅片強化換熱技術、相變換熱器強化換熱技術等的研究。開發的強化元件換熱增強的比例大於阻力增大的比例，有效強化了空氣側或油側的換熱，獲得了節能高效的換熱設備。在數值模擬及計算平台建設方面，給出了多種換熱器的熱力設計方法，編寫了相應的設計軟體。對新型強化傳熱元件的先進制造技術進行了研究，提出了新的外翅片管加工方法，研製了新型犁切刀具。在工程套用方面，研究成果套用於石油、化工、空分製冷等行業，獲得了顯著的節能效果。例如，為隆華傳熱設備有限公司設計了高效換熱器，編制了大型設計計算軟體，其中複合型蒸髮式冷卻器通過了產品檢測和成果鑑定，與傳統的水冷、空冷換熱方案相比，可節水40-70%，節電30-60%。產品經多家用戶使用，反映良好，產生了顯著的經濟效益和社會效益。研究成果獲得國家科技獎2項，省部級科技獎2項。發表學術論文79篇，其中，國際期刊論文40篇，英文著作1章；被SCI檢索39篇，EI檢索55篇；申請發明專利25項，已授權發明專利12項。在國內外學術會議上做特邀報告17次。注意人才培養和隊伍建設，1名研究生獲全國百篇優秀博士學位論文，項目負責人和所領導的團隊成員多人任職於國際學術組織和期刊副主編或編委，形成了優秀的創新團隊。本項目的研究成果對於發展我國的強化換熱理論、提升我國強化換熱元件與設備的製造水平、滿足高效強化換熱設備的國內市場的緊迫需求，具有重要的意義。
