冷却过程

关键词：

冷却过程（精选十篇）

冷却过程 篇1

1 基本换热过程分析

篦冷机内料流、气流运动如图1所示。

换热研究重点为熟料堆积层区, 熟料冷却、热量回收均在该区进行[3]。换热介质包括熟料、气体及空气悬浮物。熟料冷却过程发生的换热包括熟料与气体, 熟料、气体与壁面, 内外壁面及外表面换热等几部分。熟料在篦冷机内流动不存在化学变化, 因此主要是单纯的气固两相流换热物理过程。

将熟料按照熟料流动方向 (定义为x方向) , 冷却风流动方向 (定义为y方向) , 篦冷机的横向 (定义为z方向) 对其进行三维网格划分, 依据熟料的外部几何特征和物理特征得到熟料的三维网络分布。将划分后的每一网格作为一个单元节点。各单元节点能量及热传递示意图如图2所示。

前一单元节点输出值即为后一单元节点输入值, 最终可获得熟料三维温度分布及热交换模型。

2 质量平衡及热平衡

2.1 质量平衡

图2所示单元质量平衡方程为:

通过熟料层气体的质量方程为:

2.2 热量平衡

对于单元网格焓流和热流具有如下关系方程:

气体:

熟料:H&ci=H&co+qc, g+q&c, w

2.3 熟料与气体间换热

在篦冷机中热交换主要发生在熟料与冷却气体之间, 所以熟料、气体与壁面, 内外壁等之间的热交换不作考虑。

熟料与冷却气体的热交换为对流换热。两者之间热交换可由下式计算:

利用上述质量平衡方程和换热方程可针对每一个单元网格建立质量平衡和热平衡方程组, 最后

得到如下方程组:

3 实验验证

选区某4000t/d水泥生产线生产数据代入本文换热模型迭代计算, 所选取熟料网格划分为150×201×12个网格单元, 温度测量所得熟料层如图3所示, 换热模型计算所得熟料温度如图4所示。

由图3和图4对比可知, 在区域前端模型计算的温度曲线较实测的更为精细, 而在后端模型误差变化较大, 实际生产工艺可知, 后端区域接近二次风口, 受其影响冷却空气的垂直向上运动在此处发上了变化, 因此对模型应该进行局部区域的修正是下一步的研究工作。

4 结语

本文首先阐述了篦冷机内熟料冷却过程的换热特征。通过对熟料进行三维网格划分, 分析了每个单元网格熟料的质量平衡与热平衡方程, 建立篦冷机熟料换热模型。通过实验验证模型的有效性及存在的问题。这将为进一步研究篦冷机的冷却风控制奠定了科学依据。

图4温度计算所得等温线图3温度测量等温线

摘要：通过分析篦冷机熟料换热过程物性特征, 将熟料进行三维网格划分;对每一个网格单元节点建立质量平衡方程和热平衡方程;研究网格节点之间的热流动, 建立三维网络模型表征篦冷机熟料冷却过程熟料、气体及两者之间的热交换。实验表明本文的换热模型能真实反映出熟料换热过程中各特征参数的关系。

关键词：熟料,网格划分,换热模型,热平衡

参考文献

[1]Von wedel, J.A single stage IKNpendulum cooler for 6000 TPD.Ce-ment Industry Technical Conference, 2005 (5) :15～20.

[2]李海滨, 闻严, 刘彬.篦冷机机械流量调节器的设计方法研究[J].机械工程学报, 2004, 40 (9) :171～174.

冷却过程 篇2

对液体火箭发动机推力室发汗冷却传热过程的二维局部非热平衡模型进行了数值计算.计算中采用了正交曲线坐标系(贴体坐标),并计及了冷却剂(氢)的热物性参数随温度和压力的剧烈变化及固体壁沿轴向的导热.结果表明:推力室多孔壁面中靠近燃烧室的部分温度梯度很大;固体骨架与冷却剂的温度差异在推力室内壁面上最大;推力室多孔壁面材料导热系数的.提高有利于降低壁面温度及温度梯度;随着冷却剂流量的增大,推力室壁中的最高温度明显下降;若设计合理,发汗冷却所需要的冷却剂的量只占总流量的2%左右.

作 者：姜培学 任泽霈 张左藩 陈旭扬 Jiang Peixue Ren Zepei Zhang Zuofan Chen Xuyang 作者单位：姜培学,任泽霈,Jiang Peixue,Ren Zepei(清华大学热能工程系,北京,100084)

张左藩,陈旭扬,Zhang Zuofan,Chen Xuyang(北京丰源机械研究所,北京,100076)

冷却过程 篇3

［关键词］变压器发热与冷却冷却方式分析改造

1 概述

广州供电局茶山变电站的2台主变是1995年12月投运的，型号都为SFPSZ7-180000／220的变压器，冷却装置原配套由6台YF-200强油风冷却器组成的，冷却方式为ODAF，存在的主要问题是当时所有连接管路都为法兰硬连接，运行后由于导油管路较长法兰连接处渗漏油，油泵转速为1450r／min的高速油泵。法兰连接处渗漏油对高速离心泵运转后形成的巨大负压向变压器内微量进气，是变压器绝缘降低的致命危害，高速油泵运转后产生的金属颗粒又是影响变压器安全运行的一大隐患，基于以上缺陷。按25项反措经过对原变压器的油循环结构进行进行分析论证，在现场进行取消强油风冷却装置改造为自然风冷却装置，冷却方式改为ONAN／ONAN，根据茶山变的冷却方式改变，要对冷却装置的导油结构的也要进行改变，对强油风冷改造为自然冷却改造前的变压器发热及冷却过程细节的问题进行整理、分类，分析原因，并总结了冷却装置改造全过程的注意事项及现场安全施工工艺措施，供同行参考并进行更深入的探讨与分析。

2关于变压器的发热和冷却过程

2．1变压器的发热与冷却

变压器在运行时有一部分电磁能量转化为热量，无论油浸式变压器或是干式变压器，它们在运行的过程中，由于有铁耗与铜耗的存在，这些损耗都将转换成热能而向外发散，从而引起变压器不断发热和温度升高。

变压器的冷却装置是将变压器在运行中由损耗所产生的热量散发出去，保证变压器安全运行的重要装置之一。由于变压器的损耗的增加与容量的3／4次方成比例，而冷却表面的增加只与容量的1／2次方成比例，因此像我局的180MVA这样大容量的三线圈有载调压变压器必须采用专用的冷却装置，本次现场将2台180MVA主变的强油导向风冷却改造为自然冷却在结构上进行可行性的分析与探讨。

变压器的冷却介质为变压器油，冷却器出力依靠油的循环量和循环速度与散热风机的风量来实现。铁心和绕组运行后温度升高的热量传到周围的介质中去，从而使周围的介质温度升高，此时，通过潜油泵的工作将介质通过冷却器的散热风机将介质的温度降低后回到变压器，故本身温度上升的速度将逐渐减慢，经过一段时间后，绕组及铁心温度最终达到稳定状态，而不再升高，存在的缺陷是当强油风冷却器故障时，不论是潜油泵还是风机全停时，此时的介质温度无法降低，必须停主变，不符合现在无人值守站的要求。

2．2主变的强油循环改造为自然循环冷却的可行性分析

本次改造的茶山站SFPSZ-180000／220主变在绕组结构形式上原设计为强油循环冷却的高、中、低压的绕组类型为饼式绕组的四面散热结构，而我们国家标准要求目前的自然循环冷却结构的绕组也是这种结构。从变压器冷却系统的油循环结构上其不同的是有两个方面：

(1)油箱带导向油道，我们这次现场将导向油道改造为自然循环油道。

(2)绕组的下部为防止循环油短路加了档油隔板，我们按照自然循环结构现场改造。

(3)当绕组及铁芯附近的油被加热之后，就会自动向上流动，而冷却后的冷油则向下流动，这就是油的对流作用(油的热传导性能很差，主要靠对流)，从而使整个变压器油箱中的油温升高。依据热油总向上流动，冷油向下流动的道理，我们通过以往对150MVA变压器改造后的运行数据，结合本次180EVA主变的可行性分析将原变压器的冷却方式和冷却装置改造是可行的。

3 将强油风冷装置改造为自然冷却装置的分析与探讨

3．1两种冷却方式的温升计算

将强油循环风冷却系统改造为由片式散热器组成的自然冷却系统，改造后主变的型号为：SFSZ7—180000／220，取消ODAF这种冷却方式，改造后的冷却方式为ONAN／ONAF。以ONAF(180MVA)及ONAN(126／63MVA)这两种冷却方式长期运行时温升计算如下。

(1)本产品选用PC-2800×26片式散热器30只，其中2只备用。散热面积(吹风)：44.62×28＋37.29×2=1323.94m2(不考虑油箱散热面)

75℃时变压器最大损耗(17分接，高、中运行)：

145600＋578800=724400W

热负荷：q=724400／1323.94=547.16W／m2

绕组表面的油平均温升：τ1=kqⁿμ^0.25=0.16×547.160.8=24.81K(若油温超过60-70℃时，可忽略油的绝对黏度“的影响)

油顶层温升：τ3=1.2τ1＋τc=1.2×24.81＋5=34.77K＜55K

绕组对空气温升：τ2=τ1＋τy=24.81＋25=49.81K＜65K

通过调取变压器的原设计数据按照30组片式散热器组成的新冷却系统进行计算，计算改造后的油浸式变压器在额定负载下，绕组的平均温升为49-8loC，按照计算机模拟计算最热点温升为63.4℃，平均环境温度20℃，则最热点温度为83.6℃，小于A级绝缘变压器最热点温度98℃的规定，从理论计算得到了肯定。

(2)冷却装置改为自然冷却取消潜油泵，必须保证的是器身内的热油循环与原来有导向结构的时间一致，其二是油的循环量比原来大保证绕组表面热负荷与自然冷却装置的散热面积匹配来交换冷却，其三油的循环路径越短越好，因此对油箱的改造要有温升和油膨缩来计算，其四考虑外绝缘距离和美观安全。

散热器上、下部的主导油集油管选用φ200mm的Q235-B钢管用于增加油流量、加快热交换量，支导油管采用φ150mm的Q235-B钢管24根均匀分布变压器的上、下部，根据原变压器结构的特点以提供最短的油循环路径，确保无死油区。支架选用可拆式的，根据主变的原始设计数据，采用安装在变压器本体的结构，由沈变根据原来的油箱结构进行设计，保证强度、安装尺寸、外绝缘距离和美观(参见图1)。

3．2新老冷却器的性能对比

更换YF1-200冷却器为新型片式散热器，新、老冷却器的性能对比如下：

PC-2800×26型膨缩式散热器30组，PC型散热器是由1mm厚特种拉伸钢板的波形冲片，借助于上下集油盒(管)经焊接组装而成，它比圆管散热器省料、重量轻，还可节省变压器油，为了增加散热效果，采用底吹风结构，它的空气流动阻力最小，具有很高的强度和优良的防腐性能。翅片整齐美观、风阻小、导热性能好，片

型设置强化传热装置，传热效率高，辅机损耗低。它的结构为单程流路，具有结构简单、效率高、阻力小、噪音低、相对重量轻、体积小、耐腐蚀、无负压等优点。

(1)PC型散热器的实际冷却容量为(温升40K)44kW，风机采用8极电机、转数750r／min，可采用自冷、风冷两种方式。而YF1-200冷却器的实际冷却容量为(温升40K)200kW，扬程7m，油流量100 m3／h，风流量533m3／min，油泵采用4极电机、转数1450r／min铁泵单回路冷却器。因此对于强油导向的变压器更换后的冷却装置，由于结构改变循环油流量大，冷却容量大，而油流速低于原变压器油流速，所以冷却效果要好于原来的冷却效果。

(2)PC型散热器采用自冷时运行无噪音，采用风冷运行时噪音为58dB，而YF1-200冷却器运行噪音83-3dB，因此更换冷却器后可有效地降低变压器运行时的噪音。

(3)原6台YF1-200冷却器同时运行时，冷却器的总损耗为36kW。改造后15台散热风机同时运行时，冷却器的总损耗为26.6kW。如按年平均运行7200小时，则每年可节电(36-26.6)×7200=67680kWh。

(4)一台YF1-200冷却器使用2台BF-9Q6风机，由冷却器至主导油管共有12个密封面，6台冷却器共有72个密封面，12台风机。一套PC型散热器共使用15台风机，由散热器至主导油管共有2个密封面，30组散热器共有60个密封面。因此，改造后减少了6台潜油泵、6台油流继电器、12个密封面，减少了渗油点，减少了检修工人的劳动强度，降低了附件的故障率。

4冷却系统的现场改造的工艺要求

本次改造计划停电15天，因此在改造项目确定前施工方已在沈变组件厂，按照设计要求完成风冷却装置的整体制造及预装工作，尤其是改造过程的细节落实必须按照设计进行，外部导油管路与变压器上部连接部分的焊接及清理都比较容易。而下部导向油槽的瓶颈进口处开φ200mm的孔并焊接连接管头工艺就比较复杂了，吊罩后将下节油箱导向油槽中的油全部排净，每个进口处要用5kg左右的面粉团将导向槽与进油口进行第一道封堵，第二道封堵材料采用石棉部浸泡后风吹至半干进行封堵，切割枪采用专用的工具进行，切割后清理进油口后。重复进行封堵后焊接管头，整个过程必须执行严格的现场工艺才能保证安全。

其次，最重要的是将强油冷却的绕组挡油隔板改为自然冷却的散热形式，保证自然循环的油道畅通。盛泰沈变公司采用改制了的钻铣刀、旋转挫等专用工具在改造过程中，通过现场经验丰富的大修技术人员严格按照制定的工艺路线施工，仅用3h就完成了器身的改造，实现了在8h内扣回变压器钟罩的合同约定(参见图2)。

5结束语

现场对冷却系统的导油管路和器身整体改造，改造仅用15天就重新投入运行，不仅现场的工期段，相对于返厂改造节约了大笔资金，而新的风冷却系统实现了自动控制，实现了噪音低符合环保要求，辅机损耗低实现了节能的要求，免维护，热交换介质的变压器油采用自然循环，无须油泵循环，不用担心油泵扫膛、油流指示不准确等故障，可以带电冲洗散热器，无后顾之忧，消除一大隐患，潜油泵的运行在变压器的冷却介质中，一旦发生扫膛或短路缺相对变压器油的污染，散热风机根据负荷和油温进行启动，工作时间短。保证了主变的安全运行。也减少了运行工人的劳动强度，实现了220kV变电站无人值守的要求，改造后完全满足该主变的设计要求和长期安全运行。

热轧带钢层流冷却过程模型研究概述 篇4

关键词：带钢质量,层流冷却,动态模型,智能技术

一、引言

热轧带钢是广泛应用于汽车、电机、化工、机械制造、建筑、造船等部门的重要的工业原料。层流冷却工艺是现代钢铁工业中通过轧后强制水冷来改善带钢的组织性能，提高带钢质量和产量的过程。层流冷却控制系统通过控制喷水集管阀门的开闭状态控制冷却水量，使带钢从终轧机出口带钢温度(800～900℃)冷却到工艺要求的卷取温度(550～700℃)。层流冷却是影响热轧带钢组织性能的关键工序之一，而冷却后的卷取温度是决定成品带钢加工性能、力学性能的重要参数之一，卷取温度过低或者过高都将降低带钢质量。一个典型的热轧带钢集管层流冷却系统如图1所示。离开终轧机的带钢在输出辊道加速运行进入强制水冷区域，控制系统通过控制落在带钢表面的冷却水量，使带钢冷却结束后的卷取温度被控制在一定范围内，被卷取机咬入卷取后为成品。

热轧层流冷却过程模型的研究一直为钢铁企业研究所重视。轧后冷却过程是一个复杂的工业控制过程，在冷却过程中带钢不仅和冷却水发生热交换，还和周围空气发生对流换热，此外还有带钢与辊道的热传导、带钢内部的热传导过程等，这些原因导致了带钢温度变化特性异常复杂，很难建立精确的层流冷却过程模型。

二、层流冷却过程模型的建立

层流冷却过程模型的研究成果大多从热力学第一定律出发，建立机理模型，主要有以下几个方面的成果:

(一)基于经验的代数公式和简化微分形式的温度模型。

结合总热量平衡，通过实验建立热平衡状态下的带钢冷却结束后的卷取温度与冷却水量之间的经验公式，其本质是带钢温降和喷水集管控制阀门开启总数之间的简单代数公式;宝钢建立的模型在冷却区边界条件均匀条件下给出的，假设从带钢到环境的热传导都是相同的，建立在无限大平板的热传导方程基础上;考虑了带钢的速度和温度对冷却速率的影响，给出了描述带钢在冷却区温度变化的微分方程;在考虑带钢与冷却水之间形成蒸汽层的基础上，利用统计方法建立了冷却过程的换热模型;用代数解析形式来表示带钢厚度方向的平均温度。

(二)简化微分形式的温度模型与误差补偿模型相结合的温度模型。

为了提高冷却过程模型的精度，并可以描述更多规格带钢产品，文在宝钢模型基础上增加了一个层流冷却过程模型偏差的补偿模型，提高卷取温度的计算精度。

(三)基于多模型技术的温度模型。

上述引入补偿模型的混合模型适合用于带钢产品规格变化较小的情况，当产品规格变化范围较大时，会导致神经网络的层数和节点数的增加，使网络难以真正实现，因此，文提出采用多模型技术简化网络结构，使网络实现成为可能，扩大了带钢规格的描述范围。

(四)基于热传导机理的忽略厚度方向上的温度梯度的动态温度模型。

上述模型究其本质都是静态模型，为了研究热轧带钢在层流冷却过程中温度的动态变化过程，文从热传导机理出发，建立了冷却过程带钢温度在时间上的一维线性微分方程。前面叙述的一维动态带钢温度模型从带钢温度与冷却水量的代数解析关系出发建立的模型，其输出实际上都是带钢厚度方向上的平均温度，然而实际上，带钢厚度方向上存在温度梯度，因此一些学者进行了进一步研究。

(五)基于热传导机理的考虑厚度方向上温度梯度的动态温度模型。

为了降低厚度方向上温度梯度造成的模型偏差，文假设带钢厚度方向上的温度分布为一抛物线，经过简化处理后，建立了一维线性微分方程，仍没有从根本上考虑带钢厚度方向上的温度梯度。鉴于此，很多研究同时考虑时间和厚度上的温度变化，从带钢与冷却水之间的热交换及带钢内部的热传导机理出发，建立了二维动态带钢温度模型。例如文提出的二维微分方程:

其中x为带钢运行方向，y为厚度方向，t为冷却时间，ρ、cp为热物性参数;根据热力学第一定律和Fourier定律，利用有限差分工具，文建立在厚度和时间上的带钢温度差分方程，为层流冷却过程的动态分析提供了有效工具。

综上所述，热轧带钢层流冷却过程模型的研究有长足的发展，分别进行了水冷、空冷换热及带钢内部的热传导研究，并且考虑厚度方向的温度偏差，提出了二维动态模型，描述了带钢在冷却过程中温度变化过程。然而，由于带钢处于运行状态，工况条件波动频繁，导致现有基于热力学第一定律的机理模型精度较低，需要引入各种智能技术加以补偿，从而改善模型精度。

参考文献

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[2].Xing,G.,et al.,Hybrid intelligent parameter estimation based on grey case-based reasoning for laminar cooling process.Engineering Applications of Artificial Intelligence,2011

[3].P.M.Auman,D.K.Griffiths,and and D.R.Hill,Hot strip mill run-out table temperature control.Iron and steel engineer,1967

[4].吴毅平.宝钢热轧层流冷却卷取温度控制的改进[J].冶金自动化,1997

[5].柴天佑,王笑波.RBF神经网络在加速冷却控制系统中的应用[J].自动化学报,2000

通胀没有冷却迹象 篇5

今年上半年，中国名义GDP增长18.3%，高于广义货币（M2）15.9%的增长率。其差额可以用以下两个原因解释，一是2010年已签订合同但未到位的贷款开始支出；二是正式货币体系外的货币扩张。名义GDP增长率减去实际GDP9.6%的增长率，可以得出GDP平减指数为8.7%，这是最宽泛的通胀率估值。

通胀心理已经成为中国通胀动态中的一个重要乘数。企业和消费者都认为高通胀将会持续。因此，随着各家企业发现价格上涨是对抗成本上升的主要方法后，他们就不再像以前那样有动机来压低成本了。工薪阶层的消费者只能通过工资上涨来应对通胀。现在，中国的成本价格在螺旋式上升。打破这个循环需要超调利率。因为中国现在仍然不愿提高利率，通胀心理仍将掌控中国经济。

一些分析人士和政府官员依据一两项商品的价格趋势就对通胀趋势加以判定的做法是极其错误和危险的。技术因素可以改变一时的价格走势，但是改变不了由既有货币政策和对未来货币政策的预期所决定的价格趋势。例如，削减进口税和取消高速公路收费可以暂时降低通胀，但这只是改变了价格水平，并没有改变趋势。根据一次性的价格变化就得出通胀趋势减缓的结论是极其错误的，而错误的结论可能会导致货币政策松动，从而造成全国性灾难。

中国的货币政策与过去相比已经有所紧缩，但与潜在增长率相比依然比较宽松。中国的潜在增长率不到16%。劳动力过剩的现象已经一去不复返。如果通胀保持不变，中国经济的潜在增长率将为8%。随着资本密集度的提高，潜在增长率将会下降。2020年，中国的潜在增长率将可能达到5%。如果中国接受5%的通胀率，货币增长率就应当被下调至10%，此时的银行利率应该是通胀率加2%，亦即7%。这一利率至少应适用于六个月到一年。

当前，企业和政府对货币短缺有烦言，这在很大程度上反映了房地产发展和其他固定资产投资的过度货币需求。如果货币政策满足了这种需求，通胀情形只会变得更糟。所以，“货币短缺”的解决办法是减少这类货币需求。

工资上涨是中国实现再平衡的关键手段。停滞不前的全球经济将削弱中国未来几年的出口增长势头。没有出口支持，投资导向型的增长模式就是不可持续的。再平衡意味着将部分资金从投资转向消费。实现这种转变的工具就是工资上涨。这一工具只有在工资增长快于人均名义GDP增长时才有效。

中国的人均名义GDP增长了近18%。财政收入增长了30%，这说明工资增长不可能赶上名义GDP的增长。因此，中国的再平衡还没有开始。由于劳动力短缺，市场可以通过工资上涨来推动经济实现再平衡。现在的体系仍然不利于实现再平衡，它试图通过增加收入来满足政府的支出需求，这导致通胀侵蚀了工资的购买力，亦即将资金转移给了政府。

抗拒再平衡造成了中国和世界很多国家宏观经济的不稳定。中国的价格水平甚至比发达国家还要高。

随着时间推移，将会有越来越多的人指责中国而不是美联储造成了通胀。这种情况一旦发生，中国的处境将十分艰难。中国最好能先削减政府和国有企业的支出以冷却通胀。

在我看来，人民币价值并未高估。中国国内物价水平太高，所以很难调高币值。随着出口冷却，贸易盈余很可能会收缩，人民币的升值压力将主要来自于“热钱”。如果中国浮動货币汇率，这些“热钱”可能将撤出，给汇率带来有力的下行压力。如果中国现在浮动人民币，可能会在短期内引发动荡。但是，情况最后会在跟目前差不多的水平上稳定下来。这对中国来说是一个很好的浮动币值的机会。中国在2004年和2008年时没能抓住这个机会，造成了严重后果。

浮动币值可以给中国带来利率政策的灵活性。这是因为未来几年内美国的失业率将会居高不下，美国利率很可能会维持在低位。美联储可能会在2012年下半年开始加息。但是，美国的利率可能很多年后都不会回到6%的历史平均水平。因此，人民币与美元挂钩将使中国的通胀问题大大复杂化。现在，人民币是时候和美元脱钩了。

谢国忠

冷却过程 篇6

双层皮玻璃幕墙技术在广州这样夏热冬暖、以隔热为主的低纬度地区,目前为止应用甚少[3,4,5,6,7,8]。该文在广州把被动蒸发冷却技术应用于双层皮玻璃幕墙,以广东工业大学被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙实验房与双层皮玻璃幕墙对比房为测试对象,根据实验结果进行传热过程分析,以计算不同朝向被动蒸发冷却式试验房所节约的能量与隔热节能效率。

1 实验内容

1.1 实验条件及设备

在欧洲相关研究中,大多数的实验使用的是人工辐射源以及小尺度的测试立面模型[9,10]。本文在广东工业大学东风校区4号楼馆楼顶设计了两个基本相同的室外双层皮玻璃幕墙实验房(试验实验房比对比实验房多了个喷水装置)(图 1)以进行足尺模型露天实验的对比测试。

在广东工业大学东风校区4号楼顶设计建造的两个活动实验房,初始状态均朝南,四周开阔无遮挡。双层幕墙实验房设计为箱式外循环双层幕墙。实验房设计的尺寸为1.7 m(B)×1.7 m(D)×3.0 m(H),空气腔尺寸为1.7 m(B)×0.4 m(D)×3.0 m(H)。双层皮玻璃幕墙立面(1.7 m宽),并且玻璃空腔间层底部和立面最高处设置可调进出风口,空腔间距固定。空腔间距400 mm,进出风口距离2.6 m。内层皮采用玻璃幕墙,占90%面积的玻璃墙采用6 mm+12A+6 mm中空玻璃;外层皮采用带框玻璃幕墙,6 mm普通玻璃。除玻璃面以外,其他5个面均用双面板(夹上50 mm厚聚苯保温板材料的1 mm镀锌铁皮板),房子外面空出300 mm的空腔空间,外面再用同样的材料把里面的房间包围起来,形成黑箱,减少其他面对房间传热的影响。房体底板装上可转向轮子:转向结构由活动轮轴组成,活动轮轴固定在房体底板下。

1.2 实验设备和实验测试点布置

本文于2009年夏秋两季,进行了被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙相关系列实验。除幕墙面在房间其他面中心各布置一个测温点。用热电偶测一个室内温度(如40℃)时,控制水雾喷头(夹层顶部中间)喷水。图 2为双层皮玻璃幕墙实验箱体测试点示意图。为了后面叙述的简便,本文把被动蒸发冷却式双层皮玻璃幕墙实验房称为试验房(S),把普通的双层皮玻璃幕墙实验房称为对比房(D)。2009年8月27日幕墙立面朝南,9月4日幕墙立面朝北,9月23日幕墙立面朝东,10月16日幕墙立面朝西。

1.3 实验目的

实验的目的是通过试验房(S)和对比房(D)在不同朝向和相同喷水流量的实验,根据所获数据分析空腔内喷水对双层皮玻璃幕墙热工性能的影响。

2 双层皮幕墙传热系数的计算

2.1 物性参数

双层通道幕墙,采用(6 mm)普通玻璃+400 mm空气+(6 mm+12 A+6 mm)中空玻璃。由《建筑玻璃应用规程》(JGJ 113-2003)查得设计用基本参考值如下。

中空玻璃的传热系数为k1=2.74 W/(m2·℃),单层铝框玻璃的传热系数为k2=6.4 W/(m2·℃)。由文献[13],根据《民用建筑热工设计规范》(GB50176),空气层的热阻R=0.18 m2·K/W,内表面换热系数hi=8 W/(m2·℃),外表面换热系数he=23 W/(m2·℃)[7]。当空气间距大于60 mm时,空气层的热阻不变,这是因为随着空气层间距的加大,空气层的热传导将导致空气层热阻的增大,但空气层对流也随之加剧,导致空气热阻的降低,两种作用互抵,空气层的热阻保持不变。

2.2 传热系数

代入上节参数,双层皮玻璃幕墙一维方向总的传热系数可表示为

undefined (1)

式中 k——双层通道幕墙的传热系数/W·m-2·℃-1;

hi——内表面换热系数/W·m-2·℃-1;

he——外表面换热系数/W·m-2·℃-1。

3 节能效率的计算

由式(1),k=1.15 W/(m2·℃),结合实验所测时刻太阳辐照度和室内外测点温度,代入式(2)、式(3)计算喷水前后进入室内的热流密度。如8月27日,实验房立面朝南向,喷水前12:30时S房室内测点温度tSi=43.28℃,D房室内测点温度tDi=44.21℃,室外温度to=36.87℃。由文献[11,12]可得8月27日12:30时进入S房和D房室内的热流密度为

qS=k(tSi-to)+ρJp (2)

qD=k(tDi-to)+ρJp (3)

qS1=kSt(tsi-to) (4)

qD1=kDt(tDi-to) (5)

得

qS=294.17 W/m2,qD=295.36 W/m2,令qS1=qS,qD1=qD,代入式(2)和式(3),得

kSt=45.89 W/(m2·℃) (6)

kDt=40.24 W/(m2·℃) (7)

则

Δφ1=Δq1F=4.45 W

由式式(4)、式(5),8月27日13:30(12:30-13:30喷水1.5 L/min)时进入S房室内的热流密度为

qS2=294.17 W/m2,qD2=479.26 W/m2,

Δq2=qS2-qD2=185.09 W/m2 (8)

则

Δφ2=Δq2F=692.24 W

Δq2-Δq1=183.9 W/m2

则

Δφ2-Δφ1=(Δq2-Δq1)F=687.79 W

节能效率

undefined (9)

式中 F——外墙的传热面积/m2,F=1.7×2.2=3.74 m2;

ρ——围护结构外表面对于太阳辐射热的吸收系数,本文取ρ=0.487;

Jp——围护结构所在朝向太阳总辐射照度的时段平均值/W·m-2;

kt——通道幕墙考虑了太阳辐射因素的复合传热系数/W·m-2·℃-1;下标S表示S房,D表示D房;下标1表示喷水前的状态,2表示喷水后的状态;下标i指室内,o指室外。

8月27日的实验值Jp =587 W/m2 ;9月4日的实验值Jp =415 W/m2;9月23日的实验值Jp =284 W/m2;10月16日的实验值Jp =681 W/m2。

同理可以获得同一喷水流量(1.5 L/min)其他朝向的节能效率和节约的能量计算结果,分别用表1与表2表示。由表 1可见北向的节能效率是最高的,南向的节能效率也有η=62.50%,最小的节能效率也有η=48.07%。被动蒸发冷却双层皮实验房的效果是显而易见的,实验可达到本文研究的目标。

4 结论

冷却过程 篇7

AZ61镁合金的热变形制品具有较高的强度和良好的室温塑性,是常用的商用变形镁合金。为改善铸坯品质,针对AZ61合金的凝固组织已有一些研究:许光明[3,4]等研究了不同的磁场对AZ61镁合金凝固组织的细化作用,还可通过添加Ce[5],Y[6]等稀土元素细化AZ61合金的凝固组织;为消除凝固组织中的枝晶偏析以提高组织均匀性,对AZ61合金的热处理工艺也有不少研究[7,8]。目前,针对AZ61合金从熔体降温、凝固及凝固后冷却的多阶段冷却过程对凝固组织影响的研究还很少。

合金从熔体加热温度开始冷却,到凝固完成为止的冷却过程可分为两个阶段:从熔体温度冷却到液相线温度为熔体阶段、从液相线冷却到固相线温度为凝固阶段。本研究通过空冷、风冷、水冷等不同的冷却方式,在熔体阶段、凝固阶段中获取不同的冷却速率,分析冷却速率对最终凝固组织影响最显著的温度范围及对组织细化最有效的冷却速率;通过定量金相分析,掌握冷却速率与铸态合金一次枝晶间距和二次枝晶间距的定量关系,为制定变形镁合金优质铸坯的生产工艺提供理论基础和数据支持。

1 实验方法

实验用AZ61镁合金的主要化学成分(质量分数/%):Al6.1%,Zn0.89%,Mn0.2%,余量为Mg。采用直径为16mm,长度为10mm的挤压态AZ61镁合金圆棒作为实验材料,放入直径为20mm,长度为20mm的自制不锈钢坩埚,将热电偶插入坩埚心部测量合金温度,采用AX110-4-3巡检仪测量合金的温度。在箱式电阻炉内加热至900℃保温10min后,将坩埚连同熔体分别经随炉冷,空冷,风冷和水雾方式冷却至630℃后以水雾方式冷却至475℃淬水,获得熔体阶段经不同冷速的凝固组织。将坩埚和熔体在900℃保温10min后经水雾冷却至630℃,再分别采用随炉冷、空冷,风冷、水雾冷和淬水方式冷却至475℃淬水,获取凝固阶段不同冷速的铸态合金。用10%氢氟酸水溶液腐蚀铸态合金试样,采用OLYMPUS BX-40金相显微镜观察,对合金铸态组织的一次枝晶间距和二次枝晶间距进行定量分析,根据金相显微组织照片上面积足够大的矩形区域中枝晶的数目计算一次枝晶间距,根据一定长度上二次枝晶臂的数目计算二次枝晶间距。在HX-1000TM显微硬度计上测试显微硬度,每个试样上选取15个测试点测试,并对测试值进行统计分析。

2 实验结果与分析

2.1 不同冷速对铸态显微组织的影响

熔体阶段和凝固阶段的不同冷却方式,对应的冷却速率及一次枝晶间距,二次枝晶间距如表1所示。图1(a)～(d)对应熔体阶段采用随炉冷、空冷、风冷、水雾冷的凝固组织;图1(d)～(h)对应凝固阶段水雾冷、炉冷、空冷、风冷、淬水冷却的凝固组织。如图所示,随高温熔体阶段冷却速率的增加,枝晶形貌发生较大变化,根据方向朝向观察面呈花朵状的枝晶大小,可计算枝晶单元的尺寸。当冷却速率为0.65℃/s时,枝晶尺寸大小极不均匀,呈花瓣状的一次枝晶臂较粗大;当冷却速率为3.4℃/s时,枝晶尺寸减小且大小变均匀;当冷却速率进一步增加到5.3℃/s,枝晶尺寸进一步细化的程度减弱;当冷却速率达到最大15.9℃/s时,枝晶单元大小更加均匀,尺寸细化。在AZ61镁合金高温熔体的凝固过程中,熔体阶段的冷却速率对最终铸态合金的显微组织影响较显著。

Note:λ1: average value of primary dendrite spacing (μm);λ2: average value of secondary dendrite spacing (μm)

2.2 枝晶间距与冷却速率的定量关系

AZ61镁合金高温熔体阶段和固态冷却阶段,在不同冷速下冷却获得的铸态组织的一次枝晶和二次枝晶间距根据统计计算的结果如表1所示,用幂函数对冷却速率与一次枝晶间距和二次枝晶间距定量关系的曲线拟合如图2和图3所示。

从表1和图2,3中可以看出,两个阶段随冷却速率的增加,铸态组织中一次枝晶间距和二次枝晶间距都在逐渐减小。冷却速率较小时,枝晶间距受冷却速率的影响较大,随冷却速率的增加,枝晶间距明显地减小;冷却速率进一步增大,枝晶间距继续减小,但减小的趋势变小,枝晶间距逐渐趋于一个定值。比较图2和图3,凝固阶段枝晶间距随冷却速率增大而减小的趋势比高温熔体阶段的趋势平缓。AZ61镁合金两个阶段冷却速率(v)与一次枝晶间距(λ1)和二次枝晶间距(λ2)函数关系式如下:

高温熔体阶段冷却速率与一次、二次枝晶间距函数关系:

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凝固阶段冷却速率与一次、二次枝晶间距函数关系:

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根据传热传质理论推导的金属冷却速率与二次枝晶间距关系式如下[9]:

undefined

式中:D是枝晶间距,μm;v是冷却速率,℃/s;β是与合金成分、冷却条件等有关的常数。实验中拟合出的AZ61镁合金高温熔体阶段、凝固阶段冷却速率与一次枝晶间距的关系式与公式(5)较一致,冷却速率与二次枝晶间距的关系式,与公式(5)相差较大。公式(5)中的冷却速率是金属从液态到室温冷却整个过程的冷却速率,而实验中的冷却速率是AZ61镁合金分别在高温熔体阶段和凝固阶段的冷却速率,所以本实验中拟合的AZ61冷却速率与枝晶间距的关系式可作为控制合金凝固不同阶段冷却速率的参考。

2.3 显微硬度

AZ61镁合金在高温熔体和凝固阶段以不同冷却速率冷却后的凝固组织,通过随机选取15个点测试的显微硬度值的平均值如图4所示,图中误差棒是多次重复测量结果的标准差。随两个阶段冷却速率的增大,试样的显微硬度值呈现增大的趋势。高温熔体阶段,经水雾冷后凝固的试样的显微硬度值最高,随炉冷试样的显微硬度值最低,从随炉冷到空冷和风冷到水雾冷,试样显微硬度值增大较显著,分别从37HV提高到40HV,41.1HV提高到45.4HV,空冷和风冷试样的显微硬度值较接近;凝固阶段,炉冷试样的显微硬度值最小,为40.8HV,淬水冷试样的显微硬度值增大到最大,为50.5HV。

结合图1和图4结果可知,获得良好的凝固组织和力学性能的高温熔体阶段的冷却方式为水雾冷,对应的冷却速率为15.9℃/s。高温熔体在水雾冷至630℃后进入凝固阶段,5种冷却速率下铸态组织的枝晶大小都比较均匀,且不同冷速下枝晶大小差异不大,淬水冷时,枝晶尺寸较细小一些。凝固阶段最佳的冷却方式为淬水冷,对应的冷却速率为23.0℃/s。

2.4 讨论

结合图1,2,3可以看出,高温熔体阶段冷却速率的变化对AZ61合金铸态组织的影响较大,冷却速率小时,铸态组织的枝晶大小差异较大,冷却速率增大,枝晶大小差异减小,且枝晶组织明显细化,在水雾冷时,冷却速率达到最大,获得铸态枝晶组织最均匀、细小。这是因为合金在一定过热温度保温静置一段时间,熔融合金中一些微观不均匀结构逐渐发生分解,熔体中有序的原子基团尺寸变小,熔体结构变得均匀、无序,这种均匀、无序的熔体结构在冷却速率足够大时,来不及进行反向转变,会保留到了凝固组织中,使合金在凝固阶段结晶晶核形核均匀、细小,细化合金的铸态组织[10,11]。AZ61合金在过热温度900℃保温10min,形成均匀、无序的熔体结构,随后以不同的冷却速率冷到液相线温度,水冷的冷却速率最大,达到14.56℃/s,熔体均匀、无序的结构易保存到凝固组织中,合金凝固得到的铸态组织最均匀、细小。

凝固阶段冷却速率的变化对铸态显微组织的影响不大,在不同冷却速率下获得的凝固组织都较均匀细小。这是因为实验试样的尺寸较小,散热能力好,在凝固阶段各种不同的冷却方式下的冷却速率都较快,试样内部的温度较均匀,使得晶核能同时形成并生长,又由于高温熔体阶段在水冷的情况下获得了均匀、无序的熔体结构,也有利于凝固时的均匀形核,所以凝固阶段在不同冷却方式下获得的最终凝固组织都较均匀、细小,一次枝晶间距在73～105μm之间,二次枝晶间距在8.8～10.6μm之间;水冷时,冷却速率最大,过冷度最大,所以获得的铸态组织最均匀、细小,一次枝晶间距和二次枝晶间距分别为73μm和8.8μm。可见,在AZ61合金凝固过程中,控制高温熔体阶段的冷却速率对于获得均匀、细小的铸态组织至关重要。

有研究表明[12]铸态合金显微硬度的大小与二次枝晶间距有关,二次枝晶间距越小,显微硬度值越大。高温熔体阶段,试样从随炉冷到空冷和风冷到水雾冷,冷却速率显著地增大,空冷时的枝晶组织比随炉冷时的明显均匀细化,水雾冷时枝晶组织最均匀细小,所以空冷试样的显微硬度值比随炉冷试样的显微硬度值有明显提高,水雾冷试样的显微硬度值达到最大;凝固阶段,显微硬度值随冷却速率的增大而递增,与二次枝晶间距随冷却速率增大而递减的对应关系较好。

3 结论

(1)AZ61镁合金高温熔体阶段冷却速率的变化对铸态凝固组织的影响最大,凝固阶段冷却速率的变化对铸态凝固组织的影响不大。高温熔体阶段,当冷却速率较低时,凝固组织的枝晶尺寸差异较大,随着冷却速率的增加,枝晶尺寸差异减小;当冷却速率为最大值13.9℃/s时,枝晶组织最均匀、细小。

(2)AZ61镁合金高温熔体阶段和凝固阶段在不同冷却速率下冷却,获得铸态组织的一次枝晶间距和二次枝晶间距随冷却速率的增加而减小,冷却速率较小时,随冷却速率的增加,枝晶间距明显地减小;冷却速率较大时,冷却速率增加,枝晶间距减小的趋势变小。用幂函数拟合建立了这两个阶段冷却速率与铸态组织一次枝晶间距和二次枝晶间距之间的经验公式。

(3)随高温熔体阶段和凝固阶段冷却速率的增大,铸态组织的显微硬度值逐渐增大,与二次枝晶间距随冷却速率增加而减小存在很好的对应关系。

摘要：将AZ61镁合金液态凝固过程分为高温熔体和凝固两个阶段,研究各阶段冷却速率对铸态组织的影响,不同冷速下铸态合金枝晶间距的变化及其对显微硬度的影响。结果表明:在高温熔体阶段随着冷却速率从0.65℃/s增加到15.9℃/s,枝晶组织不断细化且尺寸更均匀,一次枝晶间距从230μm逐渐减小到80μm,二次枝晶间距从12.8μm逐渐减小到9.2μm;凝固阶段在7.8℃/s至23.0℃/s不同冷却速率下,一次枝晶间距从105μm逐渐减小到73μm,二次枝晶间距从10.6μm逐渐减小到8.8μm。两个阶段显微硬度值随冷却速率增大都呈增高趋势。相对于凝固阶段,高温熔体阶段的冷却速率变化对铸态凝固组织的影响更显著。

关键词：AZ61镁合金,冷却速率,凝固组织,枝晶间距,显微硬度

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[4]许光明,李金涛,崔建忠.电磁组合场对镁合金凝固组织的影响[J].稀有金属材料与工程,2009,38(12):2195-2198.

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冷却过程 篇8

链篦机-回转窑法生产球团过程中,链篦机-回转窑系统热工制度的控制和调节是关键环节之一,关系着成品球团的质量指标。但是该系统的热工状态非常复杂,有热辐射、热传导,也有热对流;各工艺参数和操作参数之间相互耦合,并具有许多不确定因素,如压力、燃烧热值的波动等,这就使得生产过程具有大滞后性、时变性和强耦合性。因此有必要对这一生产过程的工艺流程及计算机控制系统进行完善,这不仅影响到产品的质量问题,而且还关系到设备的可靠运转。

二、国内外研究现状及发展趋势

目前,链篦机-回转窑法已经在国内外取得了广泛的应用,但是由于其生产过程具有大滞后性、时变性和强耦合性的特点,传统的控制手段往往无法获得令人满意的控制效果,目前大多数生产厂家还处于手动经验操作状态,凭借工人的经验去控制系统,一旦生球质量或料层厚度发生变化,不能及时调整某些工艺、操作参数,使生产处于理想的状态下。这就使得生产过程受人为因素的影响过多,具有很大不确定性,从而使得生产的成品球团一级品率较低。

综上所述,将多目标控制系统应用于链篦机-回转窑法生产球团的过程中,利用先进的控制手段和智能方法实现对球团生产过程的优化控制和节能降耗,进一步提高成品球团的一级品率,具有巨大的市场需求和广阔的应用前景。

三、研制工作主要内容

球团生产工艺过程中,物料的预热-焙烧-冷却是影响着最终产品质量的重要的一个生产环节。由于这一环节生产工艺的复杂性、生产原料的特殊性,在国内各球团企业中长期存在一些问题。为改进产品质量、降低原料消耗、提高劳动生产率、增加经济效益,针对物料预热-焙烧-冷却这一过程中长期存在的问题,经过多年的现场实践经验,我们总结出一套可靠而稳定的检测及控制方案。

四、关键技术及创新点

关键技术如下:

1)摆动胶带机换向时间的控制;

2)自动控制链算机生球布料;

3)回转窑内温度测量;

技术创新点

结合目前球团企业生产过程中存在的问题,我们从生产工艺过程的检测手段及控制手段做了以下创新:

1)摆动胶带机换向时间的控制

摆动胶带机由电机带动回转盘进行圆周运动,回转盘经过连接杆带动摆动皮带机架摆动(扇形往复运动),如果电机恒速运行(无论是工频还是变频),摆动胶带机在换向前后运动速度会减慢,产生生球堆积,为了解决该问题,我们在换向位置附近设置了位置开关,当摆动胶带机运行到换向位置附近时,在摆动胶带机两侧设置的位置开关动作,给PLC发出信号,PLC自动加快摆动胶带机电机的速度,减轻摆动胶带机换向时间过长引起的生球堆积。

2)自动控制生球布料:

在链算机尾部(布料端)垂直于箅床方向均匀设置5个料层厚度检测装置,检测出每个位置的布料高度,可监视布料高度的横向及纵向偏差,如果偏差超过10%,则发出报警,提醒操作人员查找原因,采取措施。同时,由PLC计算出布料的平均高度并与设定值210mm进行比较,如果大于设定值,则加快链算机运行速度,反之,则减小链算机运行速度,使生球布料稳定在210mm高度。

3)窑内温度测量:

传统设计中,采用的是在窑中部设置热电偶,测量窑内最高温度段的温度,通过滑环将温度信号送出,另外在窑头设置红外线比色高温计,测量回转窑头部窑内的窑壁或物料温度。热电偶的优点是直接测量气氛温度,精度高,缺点是容易磨损,结圈时窑内物料容易将热电偶埋住,且滑环有时接触不好,容易造成信号传输故障;红外线比色高温计的优点是非接触测量,设备无磨损及信号传输故障,缺点是无聚焦,测量区域小,无法确定测量区域是窑壁还是物料。

经过考察研究,我们认为除了保留以上两种测量方法,可以同时增加红外热成像装置,红外热成像装置是通过非接触检测发热物体发出的红外能量(热量)辐射,并将其转换为电信号,进而在显示器上生成热图像,热图像传输到自身的分析系统,分析系统可对热图像进行不同区域的分析和量化,结果输送到屏幕上,操作人员不仅能够观察热图像,还能够对发热的故障区域进行准确识别和严格分析。同时,分析结果可转换为数字及模拟信号送入PLC。红外热成像装置克服了红外线比色高温计的缺点,可对测量区域进行准确的定位,可以分析、测量出窑壁、物料或火焰温度(测量不出气氛温度),为生产操作提供更为详尽的数据。

五、预期指标

(1)建立一套具有数据采集、数据分析和数据处理功能的平台;

(2)完善链篦机一回转窑球团生产热工制度。

六、与国外同类技术的比较

我们公司在球团生产上处于国内领先地位,并且在某些方面可以与国际上最大公司相抗衡。我们利用先进的控制手段和智能方法实现对球团生产过程的优化控制和节能降耗,并使我们企业联盟生产的球团在工艺装备及自动化等方面均达到国际领先水平。

七、经济、社会效益分析

(1)提高企业的生产效率,增加经济效益;

(2)提高生产水平和技术手段,由定性的粗放型生产转变为定量的生产,从而达到节能降耗的目的;

(3)通过进一步降低人的参与程度,提高产品质量;

(4)能够促进相同企业的生产模式变革,增强我国企业的核心竞争力;

冷却过程 篇9

关键词：MTBE精制塔冷却器,结垢,循环水,冷凝水,工艺优化改进

前言

宏力化工厂化工装置,现有设计规模4.5万吨/年MTBE、3000吨/年异丁烯、10000吨/年异丁烯三个生产单元。

生产实践中我们发现,受精制塔操作压力高、回流温度高、间接造成管程循环水温度高(100℃左右)以及当地循环水硬度大且用量小(原料MTBE纯度高,轻组份少,塔顶冷凝量小)、流速慢(调节阀开度基本在10%以下,有时甚至处于全关状态)等多重因素共同影响,造成E512、701设备内部结垢严重,精制塔塔压难于控制等诸多问题,对设备本身及装置安全平稳操作造成极大隐患。由于结垢严重,仅2006年上半年就由金达防清公司两次对其进行了清洗,大大增加了维修费用和生产成本。

为此,经过厂、车间领导和技术人员的不断改进,终于设计出了一套改用蒸汽冷凝水代替循环水作为两台冷凝器冷却介质的工艺优化改造方案,彻底解决了换热器结垢问题,有效地节约了能耗和清洗维修费用。

1 理论分析

1.1 E512换热面积核算

1.1.1 操作工况:

1.1.2 如果采用循环水做冷却介质,采用列管式换热器,则换热面积为:

Q吸=FK△t

其中:F为传热面积,K为总传热系数,取500W/m2.℃;壳程被冷却介质MTBE塔顶及回流温度(即为壳程进、出口温度)分别为112℃、110℃,管程冷却介质循环水的进、出口温度分别为32℃、45℃。

△t=(△t1+△t2)/2=72.5℃

因为Q放=Q吸

所以FK△t=109310(W)

1.1.3 若采用蒸汽冷凝水做冷却介质,采用列管式换热器,则换热面积为:

(冷凝水上水95℃,回水100℃,冷凝水比热容为C=4.22KJ/kg.K,M为冷凝水量)

△t=(△t1+△t2)/2=13.5℃

根据Q吸=CM△t,Q放=Q吸

1.2 同理核算E701换热面积:

1.2.1 如果用蒸汽冷凝水做冷却介质,采用列管式换热器,则换热面积F为:

(气相冷凝量为3604Kg/h)

1.2.2 如果用循环水做冷却介质,采用列管式换热器,则换热面积F'为

F'=7.785(m2)

2 可行性分析

2.1 设计E512换热面积为15m2,E701换热面积为31m2。

从上面计算公式可知,正常生产在用循环水作为冷却介质时,使用换热面积远远小于设计换热面积,从而造成两台冷凝器结垢严重。

2.2 目前装置冷凝水产量为10t/h,

全厂冷凝水产量为21t/h,因此E512冷凝水可使用装置自产,E701冷凝水须使用全厂冷凝水系统内的冷凝水。

3 工艺改造项目实施情况

2006年7月8日以及2007年3月5日,宏力化工装置先后利用停工时机对项目进行了实施,改造情况及流程如图1:

3.1 E512改造流程

E512冷凝水上水从冷凝水泵P511出口去R502进料预热器E501冷凝水线阀前接出,在E512压控调节阀前跨入现有循环水上水管线,冷凝水下水从循环下水管线接出,一路直接接入冷凝水出装置管线,一路去E501加热。冷凝水和循环水间加盲板隔断。

操作要点:

E512操作压力可依靠进口调节阀调节冷凝水流量控制,使用时关闭P511泵出口冷凝水去E501阀门,打开E512阀门,控制T504操作压力稳定,E501用水量由调节阀控制,E512出口冷凝水出装置阀门微开。

3.2 E701改造流程

E701冷凝水上水从冷凝水去分公司流量计前接出,跨入E701现有循环水上水管线,冷凝水下水从E701压控阀后循环下水管线接出,回到流量计前。冷凝水和循环水间加盲板隔断。

操作要点:

(1)E701在用冷凝水冷却时,冷凝水去分公司总管阀门开度不可过大,因为去分公司备压低,若开度过大,则冷凝水去E701流量小,T701压力不易控制。

(2)若E701再次使用循环水冷却水,则需将冷凝水进出E701阀前加盲板隔断,防止因阀门内漏或误操作等原因造成循环水串入冷凝水系统,引起冷凝水硬度超标而不合格。

(3)E701操作压力可依靠出口调节阀调节冷凝水流量和去分公司总阀开度控制。

4 效果验证

冷却降温的军事应用 篇10

随着全球天气变暖，未来作战环境变得更加酷热，士兵作战或者行军，因身负背包、穿防护服等阻碍了热量挥发，又因热能消耗体能过快而影响了战斗力；另经测试表明，人体温度过高会使大量血液流向皮肤散热，从而影响判断力。如何改善单兵装备、提升士兵在高温环境下的战斗力呢？这是多年以来世界各国都在关注和研究的问题。

自动降温的专用作战服

未来信息化局部战争突发性强、节奏快、强度高，特别是作战环境十分恶劣，提高军服的舒适性显得尤其重要。海湾战争时，中东地区的平均气温达到40℃以上，在这种高温环境下作战，士兵体能消耗大，战斗力下降。最近，美国国际降温物品公司研制出一种新型降温服。该降温服包括背心、帽子、头巾和围巾，由透气性强的外层、导热良好的内层和机织吸水纤维棉絮的中层组成。穿用前5分钟将衣服浸入水中，使纤维充分吸收水分，内层既能吸汗又能隔湿，故能使穿着者倍感凉爽舒适。2007年，我军南沙守礁部队专用服装在海军某医学研究所通过专家鉴定。该型服装由热区岛礁迷彩服、热区岛礁内衣裤、护膝护肩、遮阳凉帽、高腰防刺靴组成，增强了防紫外线、抗菌防臭、导湿快干和冷却降温的功能。热区岛礁迷彩服采用自主设计的适合南沙岛礁环境的数码迷彩图案，内衣裤和护膝采用多种新型功能纤维，能有效克服因高温、高湿环境引发的细菌增殖对守礁官兵健康带来的危害；高腰防刺靴采用新型钢片和耐磨贴片，在有效抗击珊瑚等尖锐物刺穿力的同时，降低了鞋体重量，提高了穿着舒适性和耐久性；遮阳凉帽内配降温带，实现了有效遮阳与自动降温功能。

供多人降温的作战系统

1991年海湾战争期间，美军和多国部队进入海湾地区时，为使地勤人员在有化学战剂存在的酷暑下正常工作，美空军为费尔柴尔德飞机公司投资了386万美元，研制生产了一种新型间歇性多人降温系统。该系统由空调器、化学战剂过滤器和背心3个部分组成， 空调器产生的冷气流经软管通入化学战剂过滤器，然后再通入防护服的背心内，以起到降温作用。该系统可同时为10名地勤人员供送冷气。

目前，我国新型的便携式单兵降温系统也研发成功。该系统由深圳某公司历时5年研发而成，并于2007年10月正式在国内推出。该降温系统由降温背心和制冷系统组成，背心前后布满蛇形塑料管道；制冷系统中分别有电池、泵和作为冷源的冰袋。使用时将背心和制冷系统相连接，开启电源后，利用制冷系统中的水泵将冰袋的冰水通过热循环注入背心的塑料管道中，使其循环达到制冷功能，并通过热敏传导使系统达到恒温效果。经测试，在40℃环境下，背心的最低制冷时间为6小时，并且可以通过更换冷源方式实现持续制冷。同时，还可按需求为使用者提供饮用冰水。该系统总重量为2.2千克（不带饮用水），带饮用水时重4.5千克。该系统可以作为坦克、直升飞机、歼击机等的降温装备。因此，它将广泛运用于空军、海军以及陆军等在高温环境下作战的部队，从而保持士兵体力以提升战斗力。

“快速热交换技术”系统助力降温

据报道，五角大楼下属的“高级研究计划局”正在与美国斯坦福大学联合研制一种“降温战靴”。在未来的战场上，这种战靴将帮助美军士兵在激烈的作战中“从里到外保持冷静”。医学研究发现，人体过热时，心脏输出血液的20%～30%会涌向皮肤，帮助身体散热，这样就会导致肌肉群分配的血液减少，力量、耐力明显减退。同时，人体的核心器官如心、肺、肝、肾、大脑等处的温度也会升高，使它们的“运转”发生紊乱，严重的可能导致功能衰竭，这就是中暑可能使人丧命的原因。斯坦福大学科学家经过多年研究，找到一种能够使人体“从里凉到外”的方法，它是按照哺乳动物的体温调节规律开发出来的。科学家发现，几乎所有哺乳动物都有自己的“散热器”，它们通过特定的身体表面将多余热量散发到环境中去，如狗的舌头、大象和兔子的耳朵、狗熊的脚掌等。在身体过热时，血液会优先涌向这些部位，实现迅速散热。人体的“散热器”则位于手掌和脚掌处。加利福尼亚的一家公司也开发出一种“快速热交换技术”系统，它可以使人体在短时间内迅速降温。该系统形状像个咖啡壶，里面有个冰冷的锥形钢板。使用者将手伸进去，握住并扳动金属板，将真空装置启动；冰冷的金属板可以使手掌上的血管迅速变冷，真空压力则可以增加流向手掌的血液。冷却的血液循环回体内，就可以使全身的血液降温，这样可以减少热量的散发从而降低体能的消耗。实验表明，“快速热交换技术”系统能在10分钟内将人体的体温从40℃降到正常值，如果自然冷却，这一过程则需要30分钟。这家公司首席执行官称，“该技术比目前任何一种散热方法都要快5倍”。