管壳式换热器毕业论文

节能环保之地源热泵简介： 地源热泵是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量"取"出来，供给室内采暖，此时地能为"热源"；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为"冷源"。具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。关键字：地源热泵 冷热源 能量利用系数1.热泵的定义及原理在我国《暖通空调术语标准（GB50155-92）》中，对“热泵”的解释是“能实现蒸发器和冷凝器功能转换的制冷机”；在《新国际制冷词典（NewInternationalDictionaryofRefrigeration）》中，对“热泵”的解释是“以冷凝器放出的热量来供热的制冷系统”。可见，热泵在本质上是与制冷机相同的，只是运行工况不同。其工作原理是，由电能驱动压缩机，使工质（如R22）循环运动反复发生物理相变过程，分别在蒸发器中气化吸热、在冷凝器中液化放热，使热量不断得到交换传递，并通过阀门切换使机组实现制热（或制冷）功能。在此过程中，热泵的压缩机需要一定量的高位电能驱动，其蒸发器吸收的是低位热能，但热泵输出的热量是可利用的高位热能，在数量上是其所消耗的高位热能和所吸收低位热能的总和。热泵输出功率与输入功率之比称为热泵性能系数，即COP值（CoefficientofPerformance）。2.地（水）源热泵机组的工作原理是利用水与地能（地下水、土壤或地表水）进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源，冬季把地能中的热量“取”出来，供给室内采暖，此时地能为“热源”；夏季把室内热量取出来，释放到地下水、土壤或地表水中，此时地能为“冷源”。具有高效节能、经济环保、安全可靠、可自动运行等优点。3.地源热泵同空气源热泵相比，有什么优点地源热泵同空气源热泵相比，有许多优点：（1）全年温度波动小。冬季温度比空气温度高，夏季比空气温度低，因此地源热泵的制热、制冷系数要高于空气源热泵，一般可高于40%，因此可节能和节省费用40%左右。（2）冬季运行不需要除霜，减少了结霜和除霜的损失。（3）地源有较好的蓄能作用。4.地源热泵系统的分类及其各自的优缺点1)Groundwaterheatpumps,GWHPs地下水热泵系统，也就是通常所说的深井回灌式水源热泵系统。通过建造抽水井群将地下水抽出，通过二次换热或直接送至水源热泵机组，经提取热量或释放热量后，由回灌井群灌回地下。其最大优点是非常经济，占地面积小，但要注意必须符合下列条件：水质良好；水量丰富；回灌可靠；符合标准。2)(a)Horizontalground-coupledheatpump水平埋管地源热泵系统(b)Verticalboreholeground-coupledheatpump垂直埋管地源热泵系统。(a)和(b)两种方式都归属于Ground-coupleheatpumpsGCHPs（地下耦合热泵系统），也称埋管式土壤源热泵系统。还有另外一个术语叫Groundheatexchanger地下热交换器地源热泵系统。这一闭式系统方式，通过中间介质（通常为水或者是加入防冻剂的水）作为热载体，使中间介质在埋于土壤内部的封闭环路中循环流动，从而实现与大地土壤进行热交换的目的。对于垂直式埋管系统，其优点有：较小的土地占用，管路及水泵用电少，其缺点是钻井费用较高；对于水平式埋管系统，其优点有：安装费用比垂直式埋管系统低，应用广泛，使用者易于掌握，其缺点有：占地面积大，受地面温度影响大，水泵耗电量大。3)Surface-waterheatpumps,SWHPs地表水热泵系统。通过直接抽取或者间接换热的方式，利用包括江水、河水、湖水、水库水以及海水作为热泵冷热源。归属于水源热泵方式。其优点有：在10米或更深的湖中，可提供10℃的直接制冷，比地下埋管系统投资要小，水泵能耗较低，高可靠性，低维修要求、低运行费用，在温暖地区，湖水可做热源，其缺点有：在浅水湖中，盘管容易被破坏，由于水温变化较大，会降低机组的效率。4）Standingcolumnwellheatpumps,SCW单井换热热井，也就是单管型垂直埋管地源热泵，在国外常称为"热井"。这种方式下，在地下水位以上用钢套作为护套，直径和孔径一致；地下水位以下为自然孔洞，不加任何固井设施。热泵机组出水直接在孔洞上部进入，其中一部分在地下水位以下进入周边岩土换热，其余部分在边壁处与岩土换热。换热后的流体在孔洞底部通过埋至底部的回水管被抽取作为热泵机组供水。这一方式主要应用于岩石地层，典型孔径为150mm，孔深450m。该系统适用于岩石地质地区，该地区岩石钻孔费用高，而与岩石直接换热，大大提高换热效率，节省钻孔、埋管费用。须得注意分析具体地质情况，做好隔热、封闭、过滤、实际换热量测算等具体工作。5)锅炉/冷却塔与地下埋管相结合的混合型地源热泵系统：适用于空间小，不能单独采用地下埋管换热系统的建筑或内外分区冬季有大量可利用的排热的建筑物，冷却塔和闭环式系统相结合制冷，节省成本；事实证明该系统是高效率、低费用的。它的补充热源有水地源、太阳能、电锅炉、城市热网……，额外排热由冷却塔或水地源来解决。其系统的设计需要详细计算各季节的散热与排热及总的中和后的散热或排热量来选择热源和冷却塔。下面是有关水源热泵行业的一个小的调查报告：一、目前国内市场上销售的水源热泵的生产企业，其中包括国内及国外生产企业国内：山东富尔达、清华同方、山东宏力、烟台荏原、泰豪科技、烟台光大、烟台蓝德、青岛澳柯玛、大连奥德、大连葆光、广州威尔、北京清源、杭州西亚特、苏州TRANE、深圳MACQUAY。。。美国水源热泵的制造厂商有著名的公司有AddisonProductsCompany、AdvancedGeothermalTechnology、CarrierCorporation、ClimateMasterInc.、EconarEnergySystemsCorporation、FHPManufacturing、MammothInc.、TheTraneCompany、WaterFurnaceInternational等公司。二、2004年全国水源热泵机组的市场总容量，其中包括国内企业销售量及国内进口量2004市场总容量：3--5亿，富尔达、同方过亿，其它都在几千万－－几百万三、国内外主要生产企业在国内的代表性工程简介（可以看各家的网站）四、水源热泵机组产品的市场分布情况，主要销售城市及销售数量主要产地：山东、北京及周边、广东主要销售地：东北、河南、西北五、水源热泵机组设备部分的机组形式及主要参数值；机组形式：国内产品以水－水系统、大机组为主；国外产品以水－空气系统，小产品为主。1、目前以螺杆式压缩机机＋壳管式换热器为主；2、部分企业以涡旋式压缩机＋板式换热器或套管式换热器的模块式机组为主；3、很少有企业用最早的活塞式压缩机做机组了机组大小：以50KW--2000KW为主要产品。六、国内外水源热泵的技术发展状况，包括地上的设备部分及地下水源部分机组发展目标：自动化、远程监视控制化、满液式蒸发器的应用、系统优化提高COP值；地源部分：水井形式的回灌问题、埋管形式的换热器的计算问题，混合式系统（如水环热泵系统）的精准计算匹配问题七、国内外水源热泵的相关标准美国：ARI320-98,WATERSOURCEHEATPUMP;ARI325-98,GroundWater-SourceHeatPumps;ARI330-98,Ground-SourceClosed-LoopHeatPumps,1998;ARI110-97,Air-ConditioningandRefrigeratingEquipmentNameplateVoltages;ASHRAE37-1988,MethodsofTestingUnitaryAir-ConditioningandHeatPumpEquipment;国内：GB/T19409-2003水源热泵机组；GB/T10870—2001容积式和离心式冷水（热泵）机组性能试验方法GB/T18430.1—2001蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组工商业用和类似用途的冷水（热泵）机组GB/T18430.2—2001蒸汽压缩循环冷水（热泵）机组户用和类似用途的冷水（热泵）机组JB/T7227—1994复合热源热泵型螺杆式冷水机组GB/T10870-2001:《容积式和离心式冷水(热泵)机组性能试验方法》地源热泵供暖空调技术规程－－－建研院空调所正在编制行业标准；八、政府对水源热泵技术推广的相关政策目前政府政策模糊，与水资源缺乏政策有些抵触，在水资源较好地区容易推广，比如：东北3省、内蒙、河南、北京、天津、山东西南部...九、影响水源热泵发展的相关因素等等1、政府的地下水政策；2、众厂家对回灌技术的重视程度；3、向矿山、江河湖海等地表水的推广；地下水源热泵与其他几种常用供热方式能量利用系数比较热泵虽然有大于1的制热系数，但是仅以此来判断供热的经济性还是不够的。在将电动热泵供暖和其他供暖方式比较时，还应考虑另一个经济指标——能量利用系数E。能源利用系数E的定义为，供热量与消耗的初级能源之比【4】。它除反映了制热系数的高低外，还考虑到热泵利用一次能源（燃料）的效率，它包括发电效率和输电效率。表3几种供热方式的最大能量利用系数比较【5】供暖方式计算条件E电加热热网效率0.98，电厂供电效率0.350.34集中锅炉锅炉效率0.8，热网效率0.980.78空气源热泵电厂供电效率0.35，热网效率0.98，热泵火用效率0.45，热泵制热系数为3.01.0水源热泵供电效率0.35，热网效率0.98，热泵火用效率0.45，15℃地下水为热源，热泵制热系数为4.01.4由表3可以看出，在表中所列的几种供热方式中，水源热泵的最大能量利用系数最高，达1.4，由此可以看出水源热泵供热方式最节能且最为经济。仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。

陶文铨教授作为国际数值传热学知名专家，长期从事传热学及其数值模拟方法与工程应用的教学与研究，推动与促进了我国计算传热学科的形成与发展；提出了分析对流项离散格式稳定性的符号不变原理与处理不规则区域的组合网格思想，提出了绝对稳定的对流项离散新格式和处理不可压缩流场速度与压力耦合关系的全隐算法，提高了计算精度和收敛速度；在强化传热方面，提出与研制了多项高效强化传热新技术 。在强化传热方面，提出与研制了多项高效强化传热新技术，研究了基本理论与工程应用、电子元器件的冷却技术、湍流模型及其工程应用、高效换热器的优化设计与研发、微细尺度流动和传热的研究、多尺度系统/过程建模 。在数值计算方面，陶文铨提出了分析对流项离散格式稳定性的符号不变原理与处理不规则区域的组合网格思想；提出了绝对稳定的对流项离散新格式和处理不可压缩流场速度与压力耦合关系的全隐算法，提高了计算精度和收敛速度 。 陶文铨所创建的西安交通大学传热与流动数值模拟研究团队在国际上有一定影响 。团队中青年学者茁壮成长，2人获得全国优秀博士论文奖，1人获得国家杰出青年科学基金，1人为国家级教学名师，3人为教育部新世纪优秀人才。陶文铨已经培养研究生83人，其中39人获博士学位，46人获硕士学位。据中国科学技术信息研究所、国家工程技术数字研究馆信息、全国图书馆参考咨询联盟：1988年至2012年期间，陶文铨培养学生情况如下 ： 毕业时间论文题目作者指导老师学位类别2012《强化制冷工质相变换热以及管壳式水冷冷凝器的实验和应用研究》冀文涛陶文铨博士2011《用于电子器件冷却的脉管制冷机与微通道热沉的研究》巩亮陶文铨博士2011《介观格子Boltzmann方法与宏观/微观方法耦合模拟多尺度热流科学问题》栾辉宝陶文铨博士2011《强化气体换热技术及强化技术性能评价图研究》樊菊芳陶文铨博士2010《受浮升力影响的湍流对流换热的直接数值模拟研究》阳祥陶文铨博士2010《基于VOSET方法的二维水平膜态沸腾研究》郭东之陶文铨硕士2010《质子交换膜燃料电池局部电流和局部电位实验研究》樊进宣陶文铨硕士2009《R134a水平管外沸腾和凝结传热的实验研究及理论预测》冯楠陶文铨硕士2009《汽车驾驶室热环境数值模拟与汽车乘客热舒适度评价》王甜甜陶文铨硕士2009《低阶模型在玻璃厚度的实时控制及传热反问题求解中的应用》丁鹏陶文铨博士2009《质子交换膜燃料电池的局部电流分布特性实验与数值研究》于乐陶文铨硕士2009《格子Boltzmann 方法对湍流问题的模拟及其在多尺度分析中的应用》徐辉陶文铨博士2009《恶劣热环境下无线通信设备散热系统的改进及优化设计》刘召军陶文铨硕士2009《壁面附近流体凝结特性的分子动力学研究》陈鹏飞陶文铨硕士2009《螺旋折流板换热器壳侧传热与阻力特性及换热器热力设计方法的研究和软件开发》张剑飞陶文铨博士2009《气泡运动行为的研究及其在蒸发器液滴夹带计算中的应用》林再江陶文铨硕士2009《镍基渗层螺旋翅片管省煤器气侧积灰、流动与经济性研究》史月涛陶文铨博士2008《跨临界二氧化碳制冷空调循环及其平片、开缝片换热器实验、数值研究》吴志根陶文铨博士2008《低Ma可压缩对流换热的数模方法及在翅片开发中的应用》皮秀平陶文铨硕士2008《平行流冷凝器性能的实验研究及数值模拟》孙玮陶文铨硕士2008《食品冷藏陈列柜强化传热及节能技术研究》吕彦力陶文铨博士2008《微细通道内流动与换热特性的理论研究及实际应用》李卓陶文铨博士2008《提高建筑物围护结构保温性能的数值与实验研究》李临平陶文铨博士2008《质子交换膜燃料电池的局部电流分布以及动态响应研究》卫星陶文铨硕士2008《氟利昂替代制冷剂在水平管外相变换热强化的实验研究》冀文涛陶文铨硕士2007《波纹管内部的换热强化及外部绕流减阻的数值模拟》王小佳陶文铨硕士2007《制冷剂在双侧强化管外凝结和沸腾换热的实验研究及数值模拟》张定才陶文铨博士2007《先进流动与传热数值计算体系的构建》金巍巍陶文铨博士2007《计算机CPU芯片等电子器件冷却散热器的数值模拟和实验研究》谢旭良陶文铨博士2007《强化空气及油类换热设备传热的数值模拟与实验研究》李斌陶文铨博士2007《矩形截面通道内强化对流换热机理的研究及湍流换热的高级数值模拟》马良栋陶文铨博士2007《弓形与螺旋折流板管壳式换热器的实验研究》陶文铨硕士2007《质子交换膜燃料电池性能优化的数值模拟及实验研究》闵春华陶文铨博士2006《直接模拟蒙特卡罗法在微尺度气体流动与换热中的应用》王裕峰陶文铨硕士2006《格子-Blotzmann方法及其在血液流动研究和非牛顿流体数值模拟中的应用》吕嘉喜陶文铨硕士2006《燃料电池工作角度和反应气流量的影响及小型电池堆的研制》姜炜陶文铨硕士2005《紧凑式换热器表面的强化换热节能机理及其优化研究》周俊杰陶文铨博士2005《湍流的直接模拟及微尺度流动和换热研究》李光熙陶文铨博士2005《螺旋折流板管壳式换热器和平行流冷凝器的数值模拟》吴扬陶文铨硕士2005《电子器件散热器自然对流换热的实验研究及三维数值模拟》高健陶文铨硕士2005《质子交换膜燃料电池性能的实验研究和数值模拟》刘训良陶文铨博士2005《光管与翅片管管壳式换热器的三维数值模拟》李欣陶文铨硕士2005《脉管制冷机三维数值模拟计算及混合工质应用的试验研究》丁文静陶文铨博士2005《流动传热问题先进算法及其在强化空气对流传热应用中的研究》屈治国陶文铨博士2005《具有运动边界通道内流动与换热问题的大涡模拟》石磊陶文铨硕士2004《电脑CPU散热器的实验研究及数值模拟》陆正裕陶文铨硕士2004《用直接模拟蒙特卡罗法计算微通道中的流动与换热》周靖陶文铨硕士2004《波纹管内流动和换热规律的实验研究及数值模拟》曾敏陶文铨博士2004《开缝翅片换热表面流动与传热特性的数值模拟和实验研究》程永攀陶文铨硕士2004《格子-Boltzmann方法及其在微通道和多孔介质流动模拟中的应用》伍华荣陶文铨硕士2004《微尺度气体流动与换热特性研究及格子-Boltzmann方法分析》唐桂华陶文铨博士2003《具有运动边界的流动与换热问题的数值及实验研究》张东升陶文铨博士2003《换热器壳侧流动与换热的数值模拟及实验研究》邓斌陶文铨博士2002《翅片管换热表面传热特性的数值研究及场协同原理分析》宋富强陶文铨硕士1993《水平放置环状扇形通道内的对流换热》吕树申陶文铨硕士2001《旋转通道内的湍流流动与换热的研究》李增耀陶文铨博士2001《非结构化网格的生成及其在多孔介质相变传热数值模拟中的应用》徐明海陶文铨博士2001《格子-Boltzmann方法及其在常规与微尺度对流换热模拟中的应用》李明秀陶文铨硕士2001《螺旋折流板换热器传与阻力性能的实验研究》王良陶文铨硕士2001《管壳式换热器壳侧流场与温度场的三维数值模拟》胡延东陶文铨硕士2000《R407C非共沸混合工质在水平单馆外凝结换热的研究》成昌锐陶文铨博士2000《三维复杂区域内湍流流动的实验及数值研究》聂建虎陶文铨博士2000《R407C非共沸混合工质在水平单管外凝结换热的研究》成昌锐陶文铨硕士2000《周期性通道内非牛顿流体的流动与换热实验与数值研究》杨小玉陶文铨硕士1998《内翅片管中的对流换热及非结构化网格中有限容积法的研究》宇波陶文铨博士1997《R134a及R32/R134a水平管内流动凝结与沸腾换热的研究》陈民陶文铨博士1995《低沸点工质在水平管内的强迫流动凝结换热》李沛文陶文铨博士1997《用于燃气轮机叶片内冷的新型强化方法及冲击冷却的研究》苑中显陶文铨博士1997《壁面带有离散突起散热块的竖直通道中的自然对流换热》魏建国陶文铨博士1997《现代差分格式的发展及离心压缩机内部紊流场的数值模拟》倪明玖陶文铨博士1996《复杂截面及扭转通道中紊流流动与换热的实验与数值研究》王良璧陶文铨博士1996《封闭空腔内孤立物体自然对流稳定性及分歧现象研究》刘继平陶文铨博士1996《转弯通道及旋转盘腔内的紊流流动与换热研究》赵长颖陶文铨博士1996《倾斜封闭立方腔内多块孤立平板的自然对流换热》王秋旺陶文铨博士/《汽液界面特性和水的密度极值的分子动力学研究》熊建银陶文铨硕士/《管翅式换热器空气侧流动与换热的数值模拟》张超超陶文铨硕士/《高压推力室流动与传热特性及液膜冷却的数值模拟研究》张宏伟陶文铨博士1992《R152a饱和蒸气在四种水平单管外凝结换热的研究》程斌陶文铨硕士1991《封闭腔内孤立物体的自然对流换热》杨茉陶文铨博士1991《射流对矩形空腔冲击的传热传质特性研究》李沛文陶文铨硕士1990《流体横掠非均长倾斜板簇的换热及阻力特性的试验研究》黄辉章陶文铨硕士1990《多孔结构中对流传质规律与阻力特性的实验研究及流动的数值分析》刘保民陶文铨硕士 专著作品陶文铨出版专著与教材13部。其中专著《数值传热学》已经被国内外期刊论文引用六千余次 。 出版时间图书名称作者出版社1981《传热学基础》陶文铨主编电力工业出版社1988《数值传热学》陶文铨编著西安交通大学出版社1991《计算流体力学与传热学》陶文铨编著中国建筑工业出版社1995《传热学的研究与进展 杨世铭教授从教50周年暨70寿辰纪念文集》陶文铨等编高等教育出版社1998《传热学》杨世铭，陶文铨编著高等教育出版社1999《陈学俊院士从事教育科技六十周年暨八十华诞纪念册》陶文铨主编2000-6-1 《计算传热学的近代进展》 陶文铨 科学出版社 2001-5-1 《数值传热学(第2版)》 陶文铨 西安交通大学出版社 2001-7-1 《工程热力学——教育部高等教育面向21世纪课程教材》 陶文铨，李永堂 武汉理工大学出版社 2005《对流换热及其强化的理论与实验研究最新进展》陶文铨，何雅玲等编著高等教育出版社2006-12-1 《传热学》 陶文铨 西北工业大学出版社 2006-8-1 《传热学第四版》 杨世铭，陶文铨 高等教育出版社 2009-1-1 《传热与流动问题的多尺度数值模拟：方法与应用》 陶文铨 科学出版社 期刊论文截止2014年，陶文铨发表科研论文400余篇：国际杂志140篇，国际会议80余篇，国内重要期刊物近200篇。根据万方数据库检索的部分论文如下： 发表时间论文名称作者期刊名称2002/8/31Field synergy principle for enhancing convective heat transfer––its extension and numerical verificationsWen-Quan Tao, Zeng-Yuan Guo, Bu-Xuan WangInternational Journal of Heat and Mass Transfer2002/11/30A unified analysis on enhancing single phase convective heat transfer with field synergy principleWQ Tao, YL He, QW Wang, ZG Qu, FQ SongInternational Journal of Heat and Mass Transfer1983/11/1Enhanced heat transfer in a flat rectangular duct with streamwise-periodic disturbances at one principal wallEM Sparrow, WQ TaoJournal of heat transfer2006/9/29Parameter sensitivity examination and discussion of PEM fuel cell simulation model validation: Part I. Current status of modeling research and model developmentWQ Tao, CH Min, XL Liu, YL He, BH Yin, W JiangJournal of power sources2004/1/1A novel segregated algorithm for incompressible fluid flow and heat transfer problems—Clear (coupled and linked equations algorithm revised) part I: Mathematical formulation and solution procedureWQ Tao, ZG Qu, YL HeNumerical Heat Transfer, Part B: Fundamentals1984/11/30Symmetric vs asymmetric periodic disturbances at the walls of a heated flow passageInternational journal of heat and mass transferEM Sparrow, WQ Tao2009/1/1Recent advances in multiscale simulations of heat transfer and fluid flow problemsWen-Quan Tao, Ya-Ling HeProgress in Computational Fluid Dynamics, an International Journal1987/4/1The transportive property and convective numerical stability of the steady-state convection-diffusioWQ Tao, EM SparrowNumerical Heat Transfer, Part A Applications2002/11场协同原理在强化换热与脉管制冷机性能改进中的应用 (上)陶文铨， 何雅玲西安交通大学学报2010/2/15无网格数值求解方法陶文铨， 吴学红， 戴艳俊中国电机工程学报1982/1/1Buoyancy-driven fluid flow and heat transfer in a pair of interacting vertical parallel channelsEM Sparrow, WQ TaoNumerical Heat Transfer, Part A Applications2007/11/13D numerical simulation on fluid flow and heat transfer characteristics in multistage heat exchangerWQ Tao, YP Cheng, Tzyy Sheng LeeHeat and Mass Transfer1983/1/31Heat transfer at an array of co-planar slat-like surfaces oriented normal to a forced convection floEM Sparrow, WQ Tao, DD RadtkeInternational Journal of Heat and Mass Transfer