1. 全面分析导热油加热器怎样才能达到最佳热效率三大方法
格尉斯厂家很高兴为你解答
为了提高导热油加热器的热效率,设计时就要进行各种分析研究通过研究及FG多年经验发现,通常采用下述四种方法中的某一种方法或它们之间的组合方法,就能达到提高炉子热效率的目的。
1、增加对流段传热面积。增加传热面积可以提高炉子热效率。但是,一般来说辐射段传热面积因炉排的尺寸或燃烧器的形状而有一个适当的范围,过分增加辐射段传热面积并非上策。所以,通常采用增加对流段传FGS热面积的方法,从而达到提高炉子热效率的目的。
2、设置空气预热器。提WE高导热油加热器的热效率最有效的措施之一是采用空气预热器进行热回收。但是采用空气预热器的最大问题是当使用含硫燃料时容易发生材料低温腐蚀。为了把这种腐蚀控制在一定程度,应根据燃料内含硫量的多少,对低温区的金FGF属温度设定一个最低的界限。为此,对烟气在空气预热器出口的温度也要有一个制约。这样就可以确定出能够达到的最高热效率。
3、采用废热锅炉进行热回收。采用废热锅炉是利用从导热油加热器排出的烟气废热中的热量来加热水或产生蒸汽。设置这种废热锅炉不会改变热油加热器本身的燃料消耗量,废热锅炉产生的热水或发G生的蒸汽可以用于生产和采暖,从而可以间接地节省燃料。DGF置废热锅炉有如下效果:一是由于用水进行热回收,所以容易提高炉子的热效率。二是由于可以将数台导热油加热器的烟气集中FGS进行热回收,因此可以减少单位回收热量的建设费用。
4、降低过剩空气率。在导热油加热器设计时可以通过降低过剩空气率来提高炉子的热效率。为了降低过剩空气率,通常设置空气入口挡板,以便进行燃烧空气的调节。对燃油或燃气型的热油加热器,可以采用低过剩空气型烧嘴。
通过以上的方法可以提高导热油加热器的热效率,这VN样燃料费用会降低,操作运行费用也会减少,但是设备制ER造费用要增加。因此,格尉斯导热油加热器厂家专家建议导热油加热器设计师应综合这些因素进行评价分析,以决定最佳的热效率。所谓的最佳热效率,就是导热油加热器的制造费用、燃料费用、操作运行费用与导热油使用费用之和达到最小的效率。
2. 如何用工艺的方法纠正热处理变形
(1)淬火常见问题与解决技巧
Ms点随C%的增加而降低
淬火时,过冷沃斯田体开始变态为麻田散体的温度称之为Ms点,变态完成之温度称之为Mf点。%C含量愈高,Ms点温度愈降低。0.4%C碳钢的Ms温度约为350℃左右,而0.8%C碳钢就降低至约200℃左右。
淬火液可添加适当的添加剂
(1)水中加入食盐可使冷却速率加倍:盐水淬火之冷却速率快,且不会有淬裂及淬火不均匀之现象,可称是最理想之淬硬用冷却剂。食盐的添加比例以重量百分比10%为宜。
(2)水中有杂质比纯水更适合当淬火液:水中加入固体微粒,有助于工件表面之洗净作用,破坏蒸气膜作用,使得冷却速度增加,可防止淬火斑点的发生。因此淬火处理,不用纯水而用混合水之淬火技术是很重要的观念。
(3)聚合物可与水调配成水溶性淬火液:聚合物淬火液可依加水程度调配出由水到油之冷却速率之淬火液,甚为方便,且又无火灾、污染及其它公害之虞,颇具前瞻性。
(4)干冰加乙醇可用于深冷处理容液:将干冰加入乙醇中可产生-76℃之均匀温度,是很实用的低温冷却液。
硬度与淬火速度之关联性
只要改变钢材淬火冷却速率,就会获得不同的硬度值,主要原因是钢材内部生成的组织不同。当冷却速度较慢时而经过钢材的Ps曲线,此时沃斯田体变态温度较高,沃斯田体会生成波来体,变态开始点为Ps点,变态终结点为Pf点,波来体的硬度较小。若冷却速度加快,冷却曲线不会切过Ps曲线时,则沃斯田体会变态成硬度较高的麻田散体。麻田散体的硬度与固溶的碳含量有关,因此麻田散体的硬度会随着%C含量之增加而变大,但超过0.77%C后,麻田散体内的碳固溶量已无明显增加,其硬度变化亦趋于缓和。
※淬火与回火冷却方法之区别
淬火常见的冷却方式有三种,分别是:(1)连续冷却;(2)恒温冷却及(3)阶段冷却。为求淬火过程降低淬裂的发生,临界区域温度以上,可使用高于临界冷却速率的急速冷却为宜;进入危险区域时,使用缓慢冷却是极为重要的关键技术。因此,此类冷却方式施行时,使用阶段冷却或恒温冷却(麻回火)是最适宜的。
回火处理常见的冷却方式包括急冷和徐冷两种冷却方法,其中合金钢一般使用急冷;工具钢则以徐冷方式为宜。工具钢自回火温度急冷时,因残留沃斯田体变态的缘故而易产生裂痕,称之为回火裂痕;相同的,合金钢若采用徐冷的冷却方式,易导致回火脆性。
淬火后,残留沃斯田体的所扮演的角色
淬火后的工件内常存在麻田散体与残留沃斯田体,在常温放置一段长久时间易引起裂痕的发生,此乃因残留沃斯田体产生变态、引起膨胀所导致,此现象尤其再冬天寒冷的气候下最容易产生。此外,残留沃斯田体另一个大缺点为硬度太低,使得工具的切削性劣化。可使用深冷处理促使麻田散体变态生成,让残留沃斯田体即使进一步冷却也无法再产生变态;或以外力加工的方式,使不安定的残留沃斯田体变态成麻田散体,降低残留沃斯田体对钢材特性之影响。
淬火处理后硬度不足的原因
淬火的目的在使钢材表面获得满意的硬度,若硬度值不理想,则可能是下列因素所造成:(1)淬火温度或沃斯田体化温度不够;(2)可能是冷却速率不足所致;(3)工件表面若热处理前就发生脱碳现象,则工件表面硬化的效果就会大打折扣;(4)工件表面有锈皮或黑皮时,该处的硬度就会明显不足,因此宜先使用珠击法将工件表面清除干净后,再施以淬火处理。
淬裂发生的原因
会影响淬裂的主要原因包括:工件的大小与形状、碳含量高低、冷却方式及前处理方法等。钢铁热处理会产生淬裂,导因于淬火过程会产生变态应力,而这个变态应力与麻田散体变态的过程有关,通常钢材并非一开始产生麻田散体变态即发生破裂,而是在麻田散体变态进行约50%时(此时温度约150℃左右),亦即淬火即将结束前发生。因此淬火过程,在高温时要急速冷却,而低温时要缓慢冷却,若能掌握‘先快后缓’的关键,可将淬火裂痕的情况降至最低。
过热容易产生淬火裂痕
加热超过是当的淬火温度100℃以上,称之为过热。过热时,沃斯田体之结晶颗粒变得粗大化,导致淬火后生成粗大的麻田散体而脆化,易使针状麻田散体之主干出现横裂痕(此称为麻田散体裂痕),此裂痕极易发展成淬火裂痕。因此,当您的工件在沃斯田体化温度时产生过热现象时,后续的淬火、冷却均无法阻止淬裂的产生,故有人把‘过热’称为发生淬火裂痕的元兇。
淬火前的组织会影响淬火裂痕?
淬火前的组织当然会影响淬火的成败。最正常的前组织应该是正常化组织或退火组织(波来体结构),若淬火前组织为过热组织、球状化组织均会有不同的结果。过热组织易产生淬火裂痕,球状化组织则可以均匀淬硬而避免淬裂及淬弯,因此工具钢或高碳钢在淬火前,可施行球状化处理已是淬火重要技术之一。此时可施以球状化退火或调质球状化处理以获得球状碳化物。碳化物若以网状组织存在,则容易由该处发生淬火裂痕。
淬火零件因常温放置引起之瑕疵
淬火后的零件,若长时间放置在室温,可能发生搁置裂痕及搁置变形两种缺陷。搁置裂痕又称为时效裂痕,尤其在冬天寒冷的夜晚,随温度之下降导致残留沃斯田体变态为麻田散体,使裂痕因此而产生,又称之为夜泣裂痕。搁置变形又称之为时效变形,乃淬火工件放置于室温引起尺寸形状变化之现象,大多导因于回火处理不完全所致。为防止搁置变形,需让钢材组织安定化,因此首先要消除不安定之残留沃斯田体(实施深冷处理)。接着实施200℃~250℃的回火处理使麻田散体安定化。
(2)回火常见问题与解决技巧
100℃热水回火之优点
低温回火常使用180℃至200℃左右来回火,使用油煮回火。其实若使用100℃的热水来进行回火,会有许多优点,包括:(1)100℃的回火可以减少磨裂的发生;(2)100℃回火可使工件硬度稍增,改善耐磨性;(3)100℃的热水回火可降低急速加热所产生裂痕的机会;(4)进行深冷处理时,降低工件发生深冷裂痕的机率,对残留沃斯田体有缓冲作用,增加材料强韧性;(5)工件表面不会产生油焦,表面硬度稍低,适合磨床研磨加工,亦不会产生油煮过热干烧之现象。
二次硬化之高温回火处理
对于工具钢而言,残留应力与残留沃斯田体均对钢材有着不良的影响,浴消除之就要进行高温回火处理或低温回火。高温回火处理会有二次硬化现象,以SKD11而言,530℃回火所得钢材硬度较200℃低温回火稍低,但耐热性佳,不会产生时效变形,且能改善钢材耐热性,更可防止放电加工之加工变形,益处甚多。
在300℃左右进行回火处理,为何会产生脆化现象?
部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时,会因残留沃斯田体的分解,而在结晶粒边界上析出碳化物,导致回火脆性。二次硬化工具钢当加热至500℃~600℃之间时才会引起分解,在300℃并不会引起残留沃斯田体的分解,故无300℃脆化的现象产生。
回火产生之回火裂痕
以淬火之钢铁材料经回火处理时,因急冷、急热或组织变化之故而产生之裂痕,称之为回火裂痕。常见之高速钢、SKD11模具钢等回火硬化钢在高温回火后急冷也会产生。此类钢材在第一次淬火时产生第一次麻田散体变态,回火时因淬火产生第二次麻田散体变态(残留沃斯田体变态成麻田散体),而产生裂痕。因此要防止回火裂痕,最好是自回火温度作徐徐冷却,同时淬火再回火的作业中,亦应避免提早提出回火再急冷的热处理方式。
回火产生之回火脆性
可分为300℃脆性及回火徐冷脆性两种。所谓300℃脆性系指部分钢材在约270℃至300℃左右进行回火处理时,会因残留沃斯田体的分解,而在结晶粒边界上析出碳化物,导致回火脆性。所谓回火徐冷脆性系指自回火温度(500℃~600℃)徐冷时出现之脆性,Ni-Cr钢颇为显着。回火徐冷脆性,可自回火温度急冷加以防止,根据多种实验结果显示,机械构造用合金钢材,自回火温度施行空冷,以10℃/min以上的冷却速率,就不会产生回火徐冷脆性。
高周波淬火常见之问题
高周波淬火处理常见的缺陷有淬火裂痕、软点及剥离三项。高周波淬火最忌讳加热不均匀而产生局部区域的过热现象,诸如工件锐角部位、键槽部位、孔之周围等均十分容易引起过热,而导致淬火裂痕的发生,上述情形可借由填充铜片加以降低淬火裂痕发生的可能性。另外高周波淬火工件在淬火过程不均匀,会引起工件表面硬度低的缺点,称之为软点,此现象系由于高周波淬火温度不均匀、喷水孔阻塞或孔的大小与数目不当所致。第三种会产生的缺失是表面剥离现象,主要原因为截面的硬度变化量大或硬化层太浅,因此常用预热的方式来加深硬化层,可有效防止剥离现象。
不锈钢为何不能在500℃至650℃间进行回火处理?
大部分的不锈钢在固溶化处理后,若在475℃至500℃之间长时间持温时,会产生硬度加大、脆性亦大增的现象,此称之为475℃脆化,主要原因有多种说法,包括相分解、晶界上有含铬碳化物的析出及Fe-Cr化合物形成等,使得常温韧性大减,且耐蚀性亦甚差,一般不锈钢的热处理应避免常时间持温在这个温度范围。另外在600℃至700℃之间长时间持温,会产生s相的析出,此s相是Fe-Cr金属间化合物,不但质地硬且脆,还会将钢材内部的铬元素大量耗尽,使不锈钢的耐蚀性与韧性均降低。
为何会产生回火变形?
会产生回火变形的主要原因为回火淬火之际产生的残留硬力或组织变化导致,亦即因回火使张应力消除而收缩、压应力的消除而膨胀,包括回火初期析出e碳化物会有若干收缩、雪明碳铁凝聚过程会大量收缩、残留沃斯田铁变态成麻田散铁会膨胀、残留沃斯田铁变态成变韧铁会膨胀等,导致回火后工件的变形。防止的方法包括:(1)实施加压回火处理;(2)利用热浴或空气淬火等减少残留应力;(3)用机械加工方式矫正及(4)预留变形量等方式。
回火淬性的种类
(1)270℃~350℃脆化:又称为低温回火淬性,大多发生在碳钢及低合金钢。
(2)400℃~550℃脆化:通常构造用合金钢再此温度范围易产生脆化现象。
(3)475℃脆化:特别指Cr含量超过13%的肥粒铁系不锈钢,在400℃至550℃间施以回火处理时,产生硬度增加而脆化的现象,在475℃左右特别显着。
(4)500℃~570℃脆化:常见于加工工具钢、高速钢等材料,在此温度会析出碳化物,造成二次硬化,但也会导致脆性的提高。
(3)退火常见问题与解决技巧
※工件如何获得性能优异之微细波来体结构?
退火处理会使钢材变软,淬火处理会使钢材变硬,相比较之下,如施以‘正常化’处理,则可获得层状波来铁组织,可有效改善钢材的切削性及耐磨性,同时又兼具不会产生裂痕、变形量少与操作方便等优点。然而正常化处理是比较难的一种热处理技术,因为它采用空冷的方式冷却,会受到许多因素而影响空冷效果,例如夏天和冬天之冷却效果不同、工件大小对空冷速率有别、甚至风吹也会影响冷却速率。因此正常化处理要使用各种方法来维持均一性,可利用遮阳、围幕、坑洞、风扇等。
※正常化处理与退火处理之差异
正常化处理维加热至A3点或Acm点以上40~60℃保持一段时间,使钢材组织变成均匀的沃斯田体结构后,在静止的空气中冷却至室温的热处理程序。对亚共析钢而言,可获得晶粒细化的目的而拥有好的强度与韧性;对过共析钢而言,则可防止雪明碳铁在沃斯田铁晶粒边界上形成网状析出,以降低材料的韧性。
完全退火处理主要目的是要软化钢材、改善钢材之切削性,其热处理程序为加热至A3点以上20~30℃(亚共析钢)或A1点以上30~50℃持温一段时间,使形成完全沃斯田体组织后(或沃斯田体加雪明碳体组织),在A1点下方50℃使充分发生波来体变态,获至软化的钢材。另外应力消除退火则是在变态点以下450~650℃加热一段时间后徐徐冷却至室温,可消除钢材内部在切削、冲压、铸造、熔接过程所产生的残留应力。
※如何消除工件之残留应力?
应力消除退火则是在变态点以下450~650℃加热一段时间后徐徐冷却至室温,可消除钢材内部在切削、冲压、铸造、熔接过程所产生的残留应力。对碳钢而言,参考的加热温度为625±25℃;对合金钢而言,参考的加热温度为700±25℃。持温时间亦会有所差异,对碳钢而言,保持时间为每25mm厚度持温1小时;对合金钢而言,保持时间为每25mm厚度持温2小时,冷却速率为每后25mm以275℃/小时以下的冷却速率冷却之。
※如何预防加热变形?
预防加热变形的发生,最好是缓慢加热,并实施预热处理。一般钢材在选择预热温度时,可依下列准则来选定预热温度:(1)以变态点以下作为预热温度,例如普通钢约在650~700℃,高速钢则在800~850℃左右。(2)以500℃左右作为预热温度。(3)二段式预热,先在500℃左右作第一段预热,保持一段时间充分预热后,在将预热温度调高至A1变态点以下。(4)三段式预热,针对含有高含量合金之大型钢材,例如高速钢,有时需要在1000~1050℃作第三段预热。
(4)渗碳氮化常见问题与解决技巧
※氮化表面硬度或深度不够
(1)可能是钢料化学成分不适合作氮化处理
(2)可能是氮化处理前的组织不适合
(3)可能是氮化温度过高或太低
(4)炉中之温度或流气不均匀
(5)氨气的流量不足
(6)渗氮的时间不够长
※氮化工件弯曲很厉害
(1)氮化前的弛力退火处理没有做好
(2)工件几何曲线设计不良,例如不对称、厚薄变化太大等因素
(3)氮化中被处理的工件放置方法不对
(4)被处理工件表面性质不均匀,例如清洗不均或表面温度不均等因素
※氮化工件发生龟裂剥离现象
(1)氨的分解率超过85%,可能发生此现象
(2)渗氮处理前工件表面存在脱碳层
(3)工件设计有明显的锐角存在
(4)白层太厚时
※氮化工件的白层过厚
(1)渗氮处理的温度太低
(2)氨的分解率低于15%时,可能发生此现象
(3)在冷却过程不恰当
※氮化处理时之氨分解率不稳定
(1)分解率测定器管路漏气
(2)渗氮处理时装入炉内的工件太少
(3)炉中压力变化导致氨气流量改变
(4)触媒作用不当
※工件需进行机械加工处如何防止渗碳?
(1)镀铜法,镀上厚度20mm以上的铜层
(2)涂敷涂敷剂后干燥,可使用水玻璃溶液中悬浮铜粉
(3)涂敷防碳涂敷剂后干燥,主要使用硼砂和有机溶剂为主
(4)氧化铁和黏土混合物涂敷法
(5)利用套筒或套螺丝
※渗碳后工件硬度不足
(1)冷却速度不足,可利用喷水冷却或盐水冷却
(2)渗碳不足,可使用强力渗碳剂
(3)淬火温度不足
(4)淬火时加热发生之脱碳现象所导致,可使用盐浴炉直接淬火
※渗碳层剥离现象
(1)含碳量之浓度坡度太大,应施以扩散退火
(2)不存在中间层,应缓和渗碳的速率
(3)过渗碳现象,可考虑研磨前次之渗碳层
(4)反复渗碳亦可能产生渗碳层剥离的现象
3. PCB设计中如何确保良好的散热性
在谈到整体设计的可靠性时,通过让 IC 结点温度远离绝对最大值水平,在环境温度不断升高的条件下保持PCB电路设计的完整性是一个重要的设计考虑因素。当逐步接近具体PCB电路设计中央芯片的最大功耗水平(Pd 最大值)时更是如此。
进行散热完整性分析的第一步是深入理解 IC 封装热指标的基础知识。到目前为止,封装热性能最常见的度量标准是 Theta JA,即结点到环境测得(建模)的热阻。Theta JA 值也是最需要解释的内容。能够极大影响 Theta JA 测量和计算的一些因素包括:
线迹:尺寸、成分、厚度和几何结构。
热阻(Theta JA) 数据现在对使用新 JEDEC 标准的有引线表面贴装封装有效。实际数据产生于数个封装上,同时热模型在其余封装上运行。按照封装类型以及不同气流水平显示的 Theta JA 值来对数据分组。
结点到环境数据是结点到外壳 (Theta JC) 的热阻数据。实际 Theta JC 数据会根据使用 JEDEC 印制电路板 (PCB) 测试的封装生成。
通过访问散热数据,你可以将散热数据用于正使用的具体封装。这里,你会发现额定参量曲线、不同流动空气每分钟直线英尺 (LFM) 的 Tja,以及对你的设计很重要的其他建模数据。所有这些信息都会帮助你不超出器件的最大结点温度。尤为重要的是坚持厂商和 JEDEC 建议的封装布局原则,例如:那些使用 QFN 封装的器件。4下列各种设计建议可帮助你实施最佳的散热设计。
既然你阅读了全部建模热概述,并且验证了电路板布局和散热设计,那么就让我们在不使用散热建模软件或者热电偶测量实际温度的情况下检查散热设计的实际好坏程度吧。产品说明书中的 Theta JA 额定值一般基于诸如 JEDEC #JESD51 的行业标准,其使用的是一种标准化的布局和测试电路板。因此,你的散热设计可能会不同,会有不同于标准的 Theta JA,这是因为具体的 PC 电路板设计需求。如果您想知道你的设计离最佳散热设计还有多远,那么请对你的 PC 电路板设计执行下列系统内测试。(尝试将电压设置到其最大可能值,以测试极端条件。)要想获得最佳结果,请使用一台烤箱(非热感应系统),然后靠近电路板只测量 Ta,因为烤箱有一些热点。如果可能,请在电路板底部使用一个热绝缘垫,以防止室温空气破坏测量。
我们此处的测试中,我们只关心我们测试电路板上具体芯片的 Tj 情况。我们将其用作方程式的替代引用,该方程式计算得到具体测试 PC 电路板的热阻 Theta JA。它应该非常明显地表明我们的散热设计质量。如果芯片具有这种散热片,则对几块 PC 电路板进行测试以获得一些区域(例如:PowerPadTM)焊接完整性的较好采样,目的是正确使用这种独特的封装散热片技术。要找到 teF 允许的器件最大 Tj,请将 PC 电路板置入恒温槽中,同时器件无负载且仅运行在静态状态。缓慢升高恒温槽温度,直到 TEF 被触发。出现这种情况时恒温槽的温度点便为Tj,因为 Ta = Tj。这种情况下,功耗 (Pd) 必须处在非常低的静态水平,并且可被视作零。将该温度记录为 Tj。它将用于我们的方程式,计算 Theta JA。5 。
其次,计算出您电路的最大 Pd。将恒温槽温度升高到产品说明书规定的 IC 最大环境温度以上约 10 或 15 度(将该温度记录为 Ta)。这样做会使 TEF 更快地通过自加热。现在,通过缓慢增加 Pd 直至 TEF 断开,我们将全部负载施加到 IC。在 TLC5940 中,我们改变外部电阻 R(IREF),其设置器件的 Io 吸收电流。如果超高温电路有滞后,则电路会缓慢地温度循环,从而要求我们缓慢地降低 Pd 直至循环停止。这时,恒温槽温度应被记录为 Pd 最大值。
最后,要获得您电路板的 Theta JA,请将测得的 Tj 值、Ta 值和 Pd 最大值插入到下列方程式中:Theta JA = (Tj-Ta)/Pd max 如果您拥有一个较好的散热设计,则该值应接近 IC 产品说明书中的 Theta JA。幸运的是,这种测试不依赖于外壳 (Tc) 或结点 (Tj) 的直接温度测量,因为很难准确地在现场测量到它们。
小贴士:一定要将 PC 电路板放入恒温槽中几分钟。
将Vsupply X Iq 加上理想 Pd,考虑 Iq 的 IC 功耗。这可能是也可能不是一个忽略因素。
在本文一开始提及的情况中,如果您的设计的 Pd 接近 Pd 最大值,则您可以利用如下方法来改善散热设计:使用更好的散热定额封装。在 TLC5940 案例中,带散热垫 (PowerPad) 的 HTSSOP 可能更佳。
增加PC 电路板铜厚度,其通过散热垫或者其他散热片器件来对 IC 散热。
如果可能,利用气流来降低 IC 承受的最高环境温度。
降低器件 Pd。在我们的测试中,可以通过如下几种方法完成这项工作:。
降低V(LED)将一个串联电阻添加到 LED 电流通路。这样做不会改变设计的总功耗,但它会将 IC 封装的一些 Pd 移到外部串联电阻。
总结:优秀的PCB电路设计人员要务必有一个稳健的电气设计,它可以在最高环境温度下处理极端电压和电流。很多时候,人们常常遗忘的方面或者一个较少考虑的方面是极端工作条件下封装的散热设计完整性。这可能是您的设计中一个更为重要的方面,因为它在很大程度上决定着电路的可靠性。这里说的是一种就散热方面而言确定最佳设计的相对快速和简单的方法,其无需一些笨拙或耗时的方法,或者价格昂贵的软件分析。另外还介绍了一些降低 Pd 或者至少降低 IC 封装自身功耗的一些方法。
4. 提高传热效率的方法有哪些
1、研究应用强化传热技术,扩展传热面积和提高传热表面的传热性能;
2、改变换热器折流板结构(折流杆技术等)以提高壳程的传热膜系数,增加介质的湍流性,防止介质走短流;
3换热管内外表面防污垢技术(防污垢涂层技术)。
4、应用数值传热技术的研究。目前研究应用强化传热技术是提高传热效率很有效的一种技术措施,本文主要讨论应用强化传热技术对换热器进行改进。所谓换热器传热强化或增强传热是指通过对影响传热的各种因素的分析与计算,采取某些技术措施以提高换热设备的传热量或者在满足原有传热量条件下,使它的体积缩小。
换热器传热强化通常使用的手段包括三类:扩展传热面积(F);加大传热温差;提高传热系数(K)。
1.扩展传热面积F。扩展传热面积是增加传热效果使用最多、最简单的一种方法。这种方法现在已经淘汰。现在使用最多的是通过合理地提高设备单位体积的传热面积来达到增强传热效果的目的,如在换热器上大量使用单位体积传热面积比较大的翅片管、波纹管、板翅传热面等材料。
2.加大传热温差△t。加大换热器传热温差△t是加强换热器换热效果常用的措施之一。但是,增加换热器传热温差△t是有一定限度的,我们不能把它作为增强换热器传热效果最主要的手段,使用过程中我们应该考虑到实际工艺或设备条件上是否允许。
3.增强传热系数(K)。增强换热器传热效果最积极的措施就是设法提高设备的传热系数(K)。换热器传热系数(K)值越低,换热器传热效果也就越差。换热器传热系数(K)值也就越高,换热器传热效果也就越好。
5. 在规划和建筑设计中,应如何改善室内外热环境
大的方面:
1.在规划中建筑尽量南北向,组织小区通风;
2.单体建筑设计尽量减少东西开门窗,做好东西墙、屋面隔热保温,组织好户内通风。
6. 供暖系统的热源节能方法有什么
整个供热采暖系统由热源、热网和热用户三大部分组成。节能工作也应从这三个方面入手。
热源主要采用燃煤、燃气、燃油锅炉或电锅炉,也可用地热、水源、地源热泵等。我国北方地区现在仍以集中燃煤锅炉供热为主。由于环保要求的提高,北京等地正在逐步改变以燃煤为主的局面,用燃气、电等清洁能源取代,地热、热泵技术等也正在逐步发展。
锅炉房热源的节能主要是提高能源转换的效率,包括提高锅炉和换热站内换热器的效率,降低输送系统的能耗,包括风机和水泵的能耗,以及降低辅助系统包括输煤、排灰和排污系统的能耗。
在建筑室内采暖设计中,存在着许多不规范的人为附加,热负荷的计算值比实际需要往往高出很多,采暖系统运行参数偏离设计参数较多就是最直接的表现,常见的人为附加如下:
(1)围护结构传热系数偏大。按《民用建筑热工设计规范》计算得出的围护结构传热系数就应该直接作为建筑热负荷计算的基础,但由于担心施工问题影响保温效果,又在此基础上附加了20%~30%。
(2)管径选取偏大。在管径选取时,不进行水力计算,只参照比摩阻选取管径,而且每段管径都是取大放小,有时还有意放大一号。
(3)散热器面积偏大。在散热器面积或片数选取时,把计算负荷附加30%~50%。
(4)锅炉选择偏大。设计时不进行水力计算,甚至不进行热负荷计算,而按面积指标估算,使锅炉富余量约大一倍。
在企业中,大锅炉、大水泵、粗管道和大散热器的情况十分普遍,锅炉容量选用过大,使锅炉经常停炉或低负荷运行,影响锅炉的热效率。管径选取偏大,使单体内部阻力过小,不利于整个热网的水力平衡,会导致整个供热区域内冷热不均。散热面积过大会造成建筑内采暖系统竖向温度失调,高层过热,底层偏冷,达不到舒适要求,同时造成能源浪费。管径和散热面积偏大还为采暖系统“大流量、小温差”的不合理运行创造了条件,增大循环水泵的电耗,使系统运行费用增加。这些附加还掩盖了建筑围护结构施工、设备安装中存在的问题,严重阻碍了采暖设计水平的提高,加大了工程投资,浪费了能源。
为了改善旧的供暖系统,应对锅炉、换热器、循环水泵等设备进行全面校核,分析所有设备匹配的合理性,然后结合实际情况,制订在严寒期与初寒期最佳的允许方案,力求提高一次水水温,减少锅炉、换热器和水泵的运行台数,以节约能源;对新建的供暖系统,要切实以节能设计标准为依据,确定热负荷,选择设备,并采用变频调速技术,在运行中则尽量提高一次水水温,避免能源浪费。
锅炉改造实施方法
工业锅炉技术改造工作是一个系统工程,它需兼顾节能、安全和环境保护等多方面的规程和要求,而且锅炉机组是动力设备,机组的可靠性要求高,如改造不当造成的影响和损失远远超出机组本身的范围和价值,因此必须遵循一定的工作程序。
(1)改造前热工测试(论断性测试)。通过测试全面了解锅炉实际状况,得到热效率和各项热损失的数据。
(2)分析存在的主要问题。根据测试数据并辅以对锅炉和辅机的现场检查及听取运行操作人员、检修人员的意见或建议后进行全面的分析研究,找出锅炉效率低下或可靠性差、可用率低的主要问题和关键部位。
(3)制订改造方案提出可行性研究报告。根据找到的主要问题,分析节能潜力,按照技术上可靠的原则选择现实可行的改造方案,并为确认经济上是否可行,将制订的初步方案作详细的技术经济分析,提出可行性研究报告。
可研报告至少应包括以下内容:
锅炉机组现状,包括热负荷状况、煤耗、热效率、存在问题等;
改造的必要性;
改造方案选择(包括方案比较);
推荐方案的投资估算;
资金来源;
节能效益;
环境效益;
经济效益分析;
敏感性分析;
结论。
(4)项目融资。根据可研报告提出投资估算,确定自筹、贷款式申请补助的额度,并进行融资。
(5)选择实施者。方案选择后,从技术拥有者中选择信誉好、有业绩、价格合理的单位作为实施方。
(6)办理锅炉改造报批手续。改造工作一般应向以下单位报批:上级主管部门、节能和环保主管部门、劳动安全主管部门。
(7)完成施工设计和组织施工。施工过程应由特种设备检测中心负责质量监督。
(8)验证性热平衡测试。锅炉改造完成后,应在调试正常条件下进行热平衡测试,一般情况下,正、反平衡测试均应进行,对于大型工业锅炉无条件进行正平衡测试时,也可只做反平衡测试,以验证改造效果。
改造效果验证不仅要看热效率的提高量,还应重点比较锅炉诊断测试时出现的主要问题中的数据变化,从而判断出所采取的改造技术措施哪些是有效的,哪些是无效的,以便为今后制订改造方案提供宝贵的实践经验。
除了城市热电联产集中供热以及各种集中或分设的采用不同燃料的锅炉房供热的热源以外,燃气壁挂炉供热和直接用电采暖近来都有一定的发展。燃气壁挂采暖炉具有使用调节方便、能效高、便于计量收费、节省热网投资、不需锅炉房占地等优点,但存在燃气安全、消防及排放废气污染环境问题,而且用户使用费用高,设备折旧年限短。直接用电采暖可采用低温辐射电热膜、地板内埋设电缆、电暖气等,其特点是无外部设施建设,投资较少,当地无污染,便于计量收费,管理方便,但能源利用率过低,运行费用较高,只能在难以使用其他供热方式的条件下适用此种方法。
供暖系统的热网节能
从供热热源向用户输送热能的热网,也应力求减少能量损失。为此,必须做好管道保温,满足保温标准的要求;要做好管网的平衡调节,避免由于热用户距离热源远近不同造成的热损失;还要防止管网跑、冒、滴、漏,特别是大量丢水问题的发生。
7. flotherm与icepak,在解决电子产品热设计方面的问题,哪个更方便专业呢
一直使用icepak,很适合做电子产品热设计,ICEPAK软件由全球最优秀的计算流体力学软件提供商Fluent公司,专门为电子产品工程师定制开发的专业的电子热分析软件。借助ICEPAK的分析和优化结果,用户可以减少设计成本、提高产品的一次成功率(get-right-first-time)、改善电子产品的性能、提高产品可靠性、缩短产品的上市时间。
已经嵌入到ANSYS软件中。
ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等, 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
8. 室内热环境因素中,通过土木施工能够最有效改善的有那些因素
室内环境因素包括:室内空气温度,空气湿度,气流速度。
设计方面来讲的话,一来可以通过改动开窗的朝向及方式来改变室内采光,
其二,适当的室内通风线路也可以改善建筑内环境的热因素,
还有就是建筑所采用的建筑材料,比如要根据建筑所处位置及当地环境来适当的选取建筑整体的材料。
9. 室内热环境因素中,通过建筑设计能够最有效改善的是那些因素呢
我觉得从设计方面来讲的话,一来可以通过改动开窗的朝向及方式来改变室内采光,其二,适当的室内通风线路也可以改善建筑内环境的热因素,还有我觉得就是建筑所采用的建筑材料,比如要根据建筑所处位置及当地环境来适当的选取建筑整体的材料。