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《大连理工大学》 2002年
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新型高效无机传热技术及其在余热回收中的应用研究

李德付  
【摘要】: 无机传热技术及无机传热元件是近年来发展迅速的一项新型高效节能技术,它改善了以往常规碳钢-水热管的诸多局限性,并在传热领域中体现出了不寻常的传热特点和应用潜力。本论文首先分析讨论了普通钢-水热管和无机传热元件的不同传热机理、性能和优缺点,对无机传热元件的性能和应用进行了理论分析和实验研究。理论分析和实验表明,无机传热元件具有奇特的传热性能和效果;无机传热元件加热段的长度对加热段的平均换热系数有明显的影响,加热段长度越短,换热系数越高;无机传热元件的工质充填量仅为碳钢-水热管的1/10左右,其具有的传热性能却优于碳钢-水热管。无机传热技术的优良性能使其在余热回收领域具有广泛的应用前景。 本论文针对该技术在余热回收中的应用,特别是设备结构与回收效率等方面进行了研究,从热工理论上和技术经济学角度分析了无机传热技术的余热回收设备的性能特点和余热回收的效果。对某钢铁集团炼钢带冷烧结机余热回收和某石油化工企业炼油常减压装置加热炉余热回收项目,采用新型无机传热热管作为传热元件,分别进行余热锅炉和空气预热器余热回收方案的热力计算和实际设计。对余热源排烟的成分和余热资源量进行标定,讨论余热回收产生蒸汽或加热燃烧用空气的可行性和方法,分析常规余热回收技术设计、采用普通钢-水热管和无机传热热管等传热元件的设计余热回收装置的优缺点,并对余热回收设计方案及其特点进行总体评价。在此基础上建立余热回收设计计算数学模型,包括余热回收设计的热力计算、流动阻力计算和强度计算,编制了余热回收设计计算程序和软件,并通过上机计算得到所需的设计参数和结果。完成热管布置设计和设备细部结构设计,绘制余热回收设计图纸。最后对所设计的余热锅炉和空气预热器方案进行热力学分析、投资概算和技术经济分析,从节能和经济性角度评价了设计方案的效益。分析表明,所设计的余热回收装置的投资回收期在5~15个月,经济效益和节能效果十分显著。 本文还比较了无机传热技术在余热锅炉和空气预热器方面的设计要求和应用特点,得到了一些有用的结论:改变无机传热元件热段长度及肋片均能改善余热锅炉或余热空气预热器的传热效果;在设计中单纯追求回收热功率最大并非最经济;当总投资一定时,用于换热面积的投资越小,在投资回收期最短的情况下,传热有效度越大;无机传热技术余热回收设备具有传热稳定、阻力小、效率高、维修使用方便等优点,适用于大中企业的工业余热回收,且具有良好的经济性和广阔的应用前景。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TK172

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【引证文献】
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