传热操作-节能减排（化工单元操作技术课件）

节能技术一、热泵节能技术二、热管节能技术三、换热器如何节能拓展知识高温热源TH低温热源TLWQHQL热机高温热源TH低温热源TLEnQHQ0热泵热泵热机热泵是一种能使热量从低温物体流向高温物体的热移动装置。热机是一种热能转变为机械能的装置。热泵工作原理1、热管定义

热管为一封闭的管状元件，有一管状外壳，内有起毛细输送作用的管芯，管内抽空后充以工作液体，然后封闭起来即成热管。热管主要特性（1）有效热导率非常高。热管传热主要靠工质相变时吸收和释放潜热以及蒸汽流动传输热量，且多数工质的潜热很大，因此不需要很大的蒸发量就能带走大量的热。（2）具有热流密度变换能力。热管中蒸发和冷凝的空间是分开的，因此可实现热流密度变换，蒸发段可用高热流密度输入，而冷凝段可用低热流密度输出，反之亦然。（3）具有低热阻的等温面。热管运行时，冷凝段表面的温度趋向于恒定不变。如果局部加上热负荷，则有更多的蒸汽在该处冷凝，使温度又维持在原来的水平上；同样，蒸发段也存在等温面，热管工作时，管内蒸汽处于饱和状态，蒸汽流动和相变时的温差很小，而管壁和毛细芯比较薄，所以，热管的表面温度梯度很小，即表面的等温性好。热管应用TSC89—7/2—Ⅱ型低温热管。这些热管等距离地排列在青藏铁路某段的两侧，5米长埋入地下，地表外露2米，能将地下永冻土层的温度（热量）传递到路面，保持冻土的恒温。青藏公路上的热管余热的种类：（1）排气余热温度范围差别很大，既有200-500℃的中温废气，也有大量700℃以上的高温气体，例如，转炉炉气高达1600℃以上。（2）高温产品和炉渣的余热工业成品或半成品及炉渣废料都有很高的温度，一般温度在500℃以上，例如红焦炭、刚轧制成的热钢材、石油炼制中的汽油、柴油等。（3）冷却介质的余热（如高温炉窑和动力、电气、机械等用能设备的冷却水可达100℃左右）（4）化学反应余热（硫铁矿焙烧）（5）废气、废液、废料余热（可作燃料，标态发热量可观）（6）废汽、废水余热（利用显热可达300℃）根据余热资源的数量和品位及用户的需求，尽量做到能级的匹配，在符合技术经济原则的条件下，选择适宜的系统和设备，使余热发挥最大的效果。余热回收的难易程度及其回收的价值，与余热的温度高低、热量大小、物质形态有关。根据先易后难，效益大的优先的原则，按图3-49的顺序进行回收。其中，以数量大的高温气体的热回收最为容易，效益也大。余热利用总的原则：（1）余热的直接利用

1）预热空气或煤气

2）预热或干燥物料

3）生产蒸汽或热水

4）余热制冷（2）余热发电利用余热锅炉首先产生蒸汽，再通过汽轮发电机组，按凝汽式机组循环或背压式供热机组循环发电。（3）热泵系统余热利用途径：换热设备是过程工业广泛使用的一种通用设备。其作用是：调节工艺介质温度；回收余热。在化工厂中，换热设备投资占总投资10～20％，质量约占设备总质量的40％，检修工作量占总检修工作量的60％；在炼油厂中，换热设备约占总投资的35～40%；在电力系统中，换热设备占总投资的70％；在制冷系统中，蒸发器质量占总质量30～40％；在动力、冶金、食品、交通、家电等工业部门有广泛的应用。从能量守恒的角度来看，换热器似乎只将能量从A物流转移到B物流，没有节能的可能，其实不然。如果换热器回收废热，那么，高效的换热器能够尽量多地把废热中的热量回收下来，就是节能，废热流排放到环境的热能就减少，减轻了对环境的热污染。减小换热器管程和壳程流阻，就可以减小泵功率，从而节约电能。（1）混合式换热器又称直接接触式换热器

原理：利用冷、热流体直接接触，彼此混合进行换热。特点：传热效率高、单位容积提供的传热面积大、设备结构简单、价格便宜等。但仅适用于工艺上允许两种流体混合的场合。常做成塔状，例如：冷水塔（凉水塔）、造粒塔、气流干燥装置、流化床等。（2）蓄热式换热器又称回热式换热器原理：借助于由固体（如固体填料或多孔性格子砖等）构成的蓄热体，与热流体