蓄热式换热器的优化设计
蓄热式加热炉的优化改造
蓄热式加热炉的优化改造概述蓄热式加热炉是工业领域常见的一种加热设备，用于加热金属材料以达到特定温度。
然而，传统的蓄热式加热炉在使用过程中存在许多问题，例如能源浪费、加热效率低下等。
为了解决这些问题，本文将探讨蓄热式加热炉的优化改造方案。
一、问题分析1. 能源浪费：传统蓄热式加热炉需要周期性地进行能量充电和放电，但在放电过程中会有能量损耗，导致能源浪费。
2. 加热效率低：蓄热式加热炉的加热过程中存在能量传递的损失，导致加热效率低下。
3. 温度控制不精准：传统蓄热式加热炉的温度控制不够精准，无法满足一些精密加热的需求。
二、优化改造方案1. 优化蓄热材料选择：选择具有良好蓄热性能的材料，例如陶瓷纤维或高温陶瓷材料，以提高蓄热效果。
这些材料可以承受高温环境，并具有较高的保温性能，减少能源损耗。
2. 增加炉内隔板：在蓄热炉内部增加隔板，将炉腔分割为多个区域，以提高加热效率和温度均匀性。
隔板可以阻挡部分热量的传递，使加热区域更为集中，提高能量利用率。
3. 引入外部能源补充：引入外部热源或电源来提高蓄热炉的加热速度和效率。
可以通过燃烧炉、电加热器等方式，将额外的能量输入到蓄热炉中，以弥补蓄热炉本身能量充放电的不足。
4. 引入自动控制系统：利用先进的温度传感器和控制系统，实现对蓄热炉温度的精确控制。
自动控制系统可以根据实际的加热需求调整炉温，提高加热效率和温度控制精度。
5. 使用高效换热器：在蓄热炉与外部能源补充设备之间增加高效换热器，以提高能量传递效率。
换热器可以将热能从外部能源补充设备传递到蓄热炉中，减少能量损耗。
三、改造效果与意义1. 节约能源：通过改造优化，蓄热式加热炉可以降低能源浪费，提高能量利用率，从而节约能源，降低企业的生产成本。
2. 提高加热效率：优化改造后的蓄热式加热炉加热效率更高，可以缩短加热周期，提高生产效率。
3. 提高产品质量：蓄热式加热炉的温度控制更为精准，可以满足一些对温度要求较高的生产过程，从而提高产品的质量和一致性。
蓄热式热交换器传热设计计算
第三章蓄热式热交换器传热设计计算由于蓄热式热交换器始终处于不稳定传热工况下工作，换热流体或传热面的温度都随时间和它的位置而变化，所以传热系数和传热量也随时间而变。
为了解决这一困难，在计算中常把加热期和冷却期合在一起作为一个循环周期来考虑，即传热系数为一个循环周期内的平均值。
这样，我们就可以像普通的间壁式热交换器那样进行设计计算。
蓄热式热交换器设计计算的基本方法为对数平均温差法，由于篇幅所限，本章仅根据这类热交换器因结构和工作情况的不同而导致的传热设计计算上的差异作一必要的阐述。
第一节传热系数对于回转型蓄热式热交换器，基于式（!"#）同时还应考虑到烟气、空气冲刷转子的份额不同（一般，烟气冲刷占$%&!，空气冲刷占$!&!，过渡区为!’(&!）及蓄热板表面积灰等因素，因而传热系数的计算式为)*!·+"$$,$-$.$,!-!，#$（%!·&）（$"$）式中!———综合考虑烟气对蓄热板表面的灰污以及烟气和空气对传热面未能冲刷完全及漏风等因素对传热系数影响的利用系数，一般，!*&/%0&/1；+"———考虑低转速时不稳定导热影响的系数，其值主要与转速有关；,$、,!———分别为烟气、空气冲刷转子的份额，可表示为!"#!"!$#%"%#&"&!’#!’!$#%’%#&’&式中%、%"、%’———分别为总的、通过烟气和空气处的传热面积；&、&"、&’———分别为总的、烟气和空气的流通截面积。
对于阀门切换型蓄热式热交换器，由于蓄热体是格子砖，其蓄热能力及砖表面与内部温度之差等对传热的影响较大，所以每周期传热系数的计算式常表式为(#［")"!"*")’!’*’+"#$%］,"，!（"’，#周期）（-,’）式中+———格子砖的平均比热；"———格子砖的容重；#———格子砖的厚度；$———格子砖的利用率；%———格子砖的温度变动系数。
填充床蓄热式热交换器的设计计算
及热交换器的长度这三者之间变化的制约关系。 由文献〔!〕得： ｝ $ % &’ " ( & ｛ ! ) ) # * ! % 〔’（! %#） + ’ 〕 ) ) # * ! & ’ % 〔’$（! %#） ,- 〕
〔’〕 ： 的对流给热系数， + ’ 的值按下式计算
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式中： ) # " " # — —填充体的导热系数； + ’ — — —流体对固体 !! 通过热交换器的特征质量流率； ,- — ./ " + ’ & ’ % , ! " & ) ! * , 01 ’ 23 & 23 " )& ’ %$! 01 " *$ ! ! % ,!
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# 值随特征流速的变化关系
・1 ） ； -. ( "’-8 3 （ 5 6 ・1 ） 。 热交 换 器 允 许 的 阻 力 压 降 ’% ( !--:;； )-( 填充床的孔隙率# ( - & "；冷空气的流量 * $! & !2% 3 4。 其中： 9 - 、 9 0 分别为被预热介质和预热介质 入口温度： 9 0 ( "-/ & 0$1 ， 9 - ( %" & "1 。 按上述步骤，各参数的计算结果 列 于 表 （)"） )。 表 ! 是按上述方法设计的蓄热式热交换器 的实际运行参数与理论计算参数的对照表。从 表 ! 可以清楚地看出，按此法设计热交换器投 入运行后，其运行结果的实测值与按理论计算 表)
光热发电高温固体蓄热系统的优化设计
第36卷,总第210期2018年7月,第4期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGY Vol.36,Sum.No.210Jul.2018,No.4光热发电高温固体蓄热系统的优化设计王政伟,吕长宁,蔡佳霖,钱 莉,李园园(常州大学石油工程学院,江苏 常州 213016)摘 要:为了解决原有光热发电蓄热系统蓄热温度低和蓄热成本高等问题,设计出一种由取热、蓄热和用热三个子系统组成的新型高温固体蓄热系统。
以空气作为热媒介质、安全耐高温蓄热体作为蓄热材料的高温固体蓄热系统为研究对象,分析计算了蓄热器的保温特性以及蓄热系统整体热效率和流动阻力。
结果表明,蓄热系统运行稳定,蓄热器散热损失小于5%,系统整体热效率大于85%,可供实际工程设计参考。
关键词:光热发电;高温固体蓄热系统;蓄热器;热效率;系统阻力中图分类号:TK513 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2018)04-0357-04Optimization Design of High Temperature Solid Heat Storage Systemfor Photo Thermal Power GenerationWANG Zheng -wei,LV Chang -ning,CAI Jia -lin,QIAN Li,LI Yuan -yuan (School of Petroleum Engineering,Changzhou University,Changzhou 213016,China)Abstract :To solve the problems of low thermal storage temperature and high thermal storage cost of the o⁃riginal thermal power storage system,a new high -temperature thermal storage system was designed.The storage system consists of three subsystems:heat collection,heat storage and heat ing air -blown thermal storage system in a rock bed as the research object,the packed bed insulation characteris⁃tics,thermal storage system efficiency and flow resistance was analyzed and calculated.The result shows that this new high -temperature thermal storage system is stable.The packed bed heat loss is less than 5%and the system thermal efficiency is greater than 85%.This paper can provide a reference for practi⁃cal engineering design.Key words :photo thermal power generation;high -temperature solid thermal storage system;heat accu⁃mulator;thermal efficiency;system resistance 收稿日期 2018-03-10 修订稿日期 2018-04-06作者简介:王政伟(1961~),男,硕士,教授,主要从事热能利用和节能技术的研究。
供热系统中的换热器网络优化设计与运行控制
供热系统中的换热器网络优化设计与运行控制换热器是供热系统中的重要组成部分，它起到了热量传递的关键作用。
换热器的网络优化设计与运行控制是提高供热系统能效和经济性的重要手段。
本文将从换热器网络的设计、运行控制等方面，探讨如何优化供热系统中的换热器。
首先，换热器网络的设计是优化供热系统的关键一环。
在设计过程中，需要充分考虑供热系统的热负荷、热源和热网的特性等因素，以确定合理的换热器网络结构和尺寸。
设计时应尽量减小热源和热网之间的温度差，提高热量传递效率。
同时，还应考虑换热器的布局方式、管道连接方式等，以降低系统的压力损失和能耗。
此外，还可以通过选择合适的换热介质、管道材料和绝热材料等，提高系统的传热效果和热损失控制能力。
其次，运行控制对于换热器的优化设计同样重要。
通过合理的运行控制策略，可以实现供热系统的稳定运行和高效能运行。
在日常运行中，应根据实际热负荷情况，合理调整供热模式、换热器的运行参数等，以保证系统的热平衡和热效率。
例如，在高峰时段可以适当提高供热温度，以满足用户的热量需求；而在低负荷时段，可以降低供热温度，减少能耗。
此外，还可以利用先进的控制技术，如PID控制、模糊控制等方法，对换热器的运行进行智能化控制，以更好地适应供热系统的变化。
另外，换热器维护与管理也是优化供热系统的重要环节。
定期的检修和维护可以保证换热器的正常运行和延长其使用寿命。
在维护过程中，应及时清理换热器内部的污垢和沉积物，以保持管道的畅通和换热面的清洁。
同时，还应定期检查并更换损坏的换热器元件，以确保系统的正常运行。
此外，还可以利用在线监测技术，对关键参数进行实时监测和分析，以发现和解决潜在问题。
总之，供热系统中的换热器网络优化设计与运行控制是提高供热系统能效和经济性的重要手段。
通过合理设计换热器网络结构、优化运行控制，可以实现供热系统的稳定运行和高效能运行。
同时，定期的维护和管理也是保证供热系统长期稳定运行的关键措施。
为了进一步提高供热系统的性能，未来可以开展更多的优化研究，如换热器网络的动态调控、能源回收利用等方面的研究。
蓄热式换热器结构
蓄热式换热器结构蓄热式换热器是一种用于热能传递的装置，其结构设计旨在实现高效的热能转移和蓄热功能。
它被广泛应用于工业生产中的热能回收和能源利用领域。
蓄热式换热器的结构通常包括两个主要部分：蓄热体和换热管道。
蓄热体是蓄热式换热器的核心组成部分，它负责吸收和储存热能。
蓄热体通常由具有较高热容量和导热性能的材料制成，如石蜡、水石膏和钢铁等。
其中，石蜡是最常用的蓄热体材料之一，因其具有较高的熔点和热容量，能够在相变过程中吸收和释放大量的热能。
蓄热体的形状和结构可以根据具体的应用需求进行设计，如球形、板状、管状等。
换热管道是蓄热式换热器中用于传递热能的通道。
它通常由高导热性和耐腐蚀性的材料制成，如不锈钢、铜和铝等。
换热管道的设计和布局需要考虑热能传递的效率和均匀性，以确保热能能够充分地传递到蓄热体中，并在需要时能够快速地释放出来。
为了增加换热管道的表面积和热传导效率，常常采用盘管、螺旋管等特殊结构，使热能在管道内部得以充分利用。
蓄热式换热器的工作原理是利用蓄热体的热容量和相变特性来实现热能的转移和储存。
当热能源（如烟气、蒸汽等）通过换热管道流过蓄热体时，热能会被吸收并储存到蓄热体中。
当需要利用储存的热能时，冷却介质（如水、空气等）会通过换热管道与蓄热体接触，从而释放储存的热能。
这种热能的转移和储存过程可以通过控制热能源和冷却介质的流量和温度来实现，以达到最佳的能量利用效果。
蓄热式换热器结构的设计和优化需要考虑多个因素，如热能传递效率、热能储存能力、材料的选择和可靠性等。
为了提高换热效率，可以采用增大蓄热体表面积、增加换热管道长度和改变流体流动方式等措施。
为了提高热能储存能力，可以采用增加蓄热体的体积、提高蓄热体的热容量和改变蓄热体的相变温度等方法。
同时，还需要考虑材料的选择和可靠性，以确保蓄热式换热器能够在长时间运行中保持良好的性能和稳定性。
蓄热式换热器结构的设计和优化是实现高效热能转移和蓄热的关键。
通过合理选择蓄热体材料、优化换热管道的设计和布局，可以提高蓄热式换热器的换热效率和能量利用效果，为工业生产和能源利用领域提供可靠的热能回收和利用方案。
蓄热式加热炉技术的优化改造
建设投产初期，炉压不高且很稳定。热对接改造时，将引风机移位后，炉压大无法控制，请技术中心专家对二高线加热炉引风机能力进行校核，引风机能力是足够的。根据此情况，初步分析是沿途有漏风情况发生，特别是换向阀处；或者沿途有局部阻力非正常超高的地方。建议查找漏风点，特别是换向阀是否开关到位；同时排查蜂窝体、各种阀门、管道弯头等处是否有堵塞现象。
（2）在生产能力上，改造前每小时可以生产120吨钢，但是改造后在冷装状态下能够每小时生产150吨。
（3）在能量消耗上，改造前在冷热混装情况下，生产1吨钢需要综合消耗350m3煤气，而改造后在冷热混装下生成1吨钢仅需要消耗270-280m3，热装温度600-650℃，热装率达到70%。
（4）在炉压控制上，改造前冒火严重，炉压在70-80Pa，改造后仅为20Pa以下。
1蓄热式加热炉存在的问题及原因分析
在应用蓄热式加热炉生产的过程中存在着很多的问题，如投入生产不就出现加热炉的产能不足，烧损较高情况，特别是在炉墙和烧嘴处时常发生坍塌现象，经过多次改造仍然无法解决这一问题，这些问题严重影响冷轧线的正常生产，为消除上述缺陷和隐患，本文决定对加热炉进行综合改造，改造后要求加热炉具有低能耗、高产出、质量优质，加热炉安全可靠，操作简便。为了能够更好的分析加热炉存在问题和改造，以某公司步进梁蓄热式加热炉为例。
图1装料端摄像头上方冒火实景图
图2加热二段冒火实景图
1.3原因分析
上下组合结构蓄热式烧嘴是造成烧嘴倾覆、塌落的主要原因，这种结构使得上下烧嘴之间较窄的缝隙内无法有效地填实浇注料，施工过程中烧嘴中间位置必然存在浇注料虚填情况。当炉膛压力较高时，炉内的热气流会不断地通过此缝隙向外涌，在长期冲刷下，此缝隙中的一些施工时留下的粉料被冲刷掉之后，炉内的高温气体可将炉皮钢板烧红，持续到炉皮钢板烧穿后，就形成蹿火现象。因此解决烧嘴结构设计问题是改造的核心。其次，蜂窝体质量不过关，蓄热体抗热振性以及抗高温收缩性较差，蓄热体收缩或粉碎后，烟气或空气煤气从蓄热室内无蓄热体的空间短路流通，蓄热体已无法发挥蓄热效用，加热能力也随之不足。
蓄热式板坯加热炉优化设计方法1
（１）烧嘴结构个性化设计 （２）加热炉的形状和烧嘴位置的最佳化 （３）多烧嘴的燃烧控制及数学模型建立 （４）炉子挡火墙的影响评估 （５）水印点温度的分布预测
３ ３加热炉宽度的设计
高温空气燃烧具有在低氧状态下稀释缓慢燃 烧特性，同时炉子宽度比完全燃烧所必须的燃烧空 间更窄，通过排放烧嘴喷出未燃烧物质的问题产生。 想得到期望的温度分布和传热量是不可能的。因此，
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应用数字化燃烧实验台机理测试的是某厂的一 座大型蓄热式均热炉，测试的相关参数见表１，测试 的结果见图１～３。
表１烧嘴几何参数和运行参数
ห้องสมุดไป่ตู้
名称
燃气喷口喜径 空气喷口直径 喷口中心间雁 空气八口速度 懈气入口速度 空气预热温度 燃气预热湿度 从空气入口捧烟量 从挺气Ａ口捧烟量
单位 ｍ ｍ ｍ ｍ／ｓ ｍ／ｓ ℃ ℃
基本的初步设计流程和普通的加热炉一样，但 是在烧嘴结构设计，加热炉型和烧嘴布置等方面有 其特点。下面分别介绍。
３ １烧嘴结构的个性化设计４“、１
３．１．１烧嘴个性化设计的概念 以往加热炉使用的国内烧嘴结构多仿制于国外
但是由于燃料的不同，使用效果远不如国外，而且烧 嘴均是按照烧嘴厂的系列生产，并不考摩炉子用户 的具体需求，为了保证炉子的供热负荷，经常配置较 大功率的烧嘴，导致能源消耗的增加，“烧嘴个性化 设计”的含义就是首先考虑炉子用户的工艺特点， 然后根据具体的炉子来进行烧嘴的单项设计，主要 的手段是借助ＣＦＤ技术的发展，在烧嘴使用前对其 性能和使用的效果进行虚拟测试，并提供给炉子的 用户作为选用和设计时的参考，目前国外的烧嘴公 司如日本的中外炉公司、美国的ＢＬＯＯＭ公司、ＨＡＵＣＫ 公司在烧嘴出厂时均提供提供由ＣＦＤ技术完成的温
超临界压缩空气储能系统蓄冷换热器优化设计
为 δ1，封头厚度为 δ2，敷设的保温层厚度为 δ3，单
位均为 mm。
根据所需蓄冷量 Qmax=Q1+Q2 可以计算得到所需
蓄冷材料的质量。Q1 为蓄冷罐体内填充的蓄冷颗粒
的蓄冷量，Q2 为蓄冷过程中罐体内填充颗粒孔隙间
液态空气的蓄冷量。由式(1)计算得到所需固体蓄
冷材料的质量 Q1 后，根据氯化钠蓄冷填充颗粒的
ranging from 0.5MW to 10 MW, we determined that the cold storage efficiency increases
gradually from 94.65% to 96.08% with increasing power when the aspect ratio is constant; the
可再生能源的高比例利用是可行的实现途径。可再
氯化钠颗粒作为储冷材料。对于超临界压缩空气储
生能源具有不稳定的特点，要实现高比例可再生能
能系统，蓄冷装置的结构形式对蓄冷效率会产生影
源利用必须配备足够容量的储能装置。抽水储能已
响，蓄冷装置的储冷释冷温差越小，系统的循环效
经实现了大规模的安装和应用，但由于地形条件的
接接触，解决腐蚀问题。
超临界压缩空气系统蓄冷换热器的成本优化原
圆筒形受压容器壳体尺寸的计算过程如下。
超临界压缩空气储能系统蓄冷换热器优化设计
吴玉庭，宋阁阁，张灿灿，寇真峰，鹿院卫
（北京工业大学环境与生命学部，传热强化与过程节能教育部重点实验室及传热与能源利用
北京市重点实验室，北京 100124）
摘
要：蓄冷换热器是超临界压缩空气储能系统的一个重要组成部分。为探究蓄冷换热器中设计尺寸参数对蓄
相变蓄热换热罐的模拟与优化
１ 数学模型 １．１ 相变传热的基本原理
相变传热包括相变化与热传导两个物理过程，比单一传热 过程更加复杂多 变，在 数 学 上 来 说，相 变 传 热 是 一 个 强 非 线 性 问题，解的叠加原理不能应用，一般要采用数值方法求解。
图5两种排列方式下液相率随时间变化曲线图表2两种排列方式下传热管和翅片的热流密度排列方式观测位置某时刻的平均热流密度wm21h2h3h4h第一种热水传热管1177263213358458热水翅片1342594137722589冷水传热管1104425183801163冷水翅片1411295342435223第二种热水传热管1179263513789350热水翅片1334594839452938冷水传热管2120843517042431冷水翅片285959948680108533蓄热换热罐优化性能分析蓄热换热罐蓄热速度是判断蓄热换热罐性能好坏的唯一标准根据液相率随时间变化曲线可以看出当液相率达到025后液相率上升速度变的很缓慢
ｋｇ；ｈ为显 热 比 焓，ｋＪ／ｋｇ；ｈｒｅｆ为 基 准 焓，ｋＪ／ｋｇ；△Ｈ为 潜 热 比
焓，ｋＪ／ｋｇ；Ｔｒｅｆ为基准温度，Ｋ；Ｌ为石蜡相变潜热，ｋＪ／ｋｇ；β为液 相率；ＣＰ为定 压 比 热，ｋＪ／（ｋｇ· Ｋ）；ρ为 密 度，ｋｇ／ｍ３；ｋ为 导 热
系数，Ｗ／（ｍ·Ｋ）；Ｔ为蓄热体的温度，Ｋ。
相变蓄热换热罐利用相变材料的固液相变过程完成热能 的储存与释放，相变材料具有体积小，储热密度大，温度变化小 的优点，可以稳定 的 储 热 和 释 放 热 量，因 此 具 有 广 阔 的 应 用 前 景［１－３］。在众多相变材料中，石蜡以潜热大，化学性能稳定，价 格便宜等优点被广泛应用。但是石蜡具有导热系数低的缺点， 影响蓄热速率。在强化相变蓄热速率方面，国内外学者做了大 量理论与实验方面 的 研 究 ［４－７］。 在 石 蜡 中 添 加 金 属 翅 片 或 者 石墨等措施，可以强化石蜡的导热系数，提高蓄热速率。
矩形腔相变蓄热装置蓄热性能的数值模拟及优化
矩形腔相变蓄热装置蓄热性能的数值模拟及优化矩形腔相变蓄热装置是一种重要的蓄热技术，能够有效地提高太阳能热利用的效率。
本文以该装置为对象，通过数值模拟分析其蓄热性能，并进行优化设计。
一、装置原理矩形腔相变蓄热装置是一种利用相变材料（例如蜡）储存和释放热能的技术。
该装置由一个矩形腔体、放置在腔体内的相变材料和三组加热管组成。
当太阳能辐射照射到该装置的表面时，加热管对相变材料进行加热，使其从固态转变为液态，并吸收大量热能。
当外界温度下降时，相变材料从液态转变为固态，释放储存的热能，用于供暖或其他用途。
二、数值模拟本文采用太阳能热利用软件TRNSYS对该装置进行数值模拟，进行蓄热性能分析，并对装置进行优化设计。
1. 模拟参数本文设定了以下模拟参数：装置高度（H）：2.5m；装置宽度（L）：1.5m；装置厚度（d）：0.02m；相变材料：蜡（熔点58℃，凝固点55℃）；相变材料体积：0.01m^3；加热管功率：1000W；太阳辐射强度：800W/m^2；环境温度：20℃。
2. 模拟结果模拟结果表明，在装置初期，相变材料经过短暂的加热就开始融化，并迅速吸收大量的热能。
随着加热时间的延长，相变材料融化程度逐渐增加，并在达到熔点时发生相变。
相变材料的温度随时间的增加而增加，当相变完成后，温度基本保持不变。
当外界温度下降时，相变材料开始凝固，并释放储存的热能，使温度保持在一个较高的水平。
通过对模拟结果的分析表明，该装置的蓄热性能较为优秀，可以高效地收集和储存太阳能热能，同时可以将蓄热效率最大化。
三、优化设计根据数值模拟结果，可以对矩形腔相变蓄热装置进行优化设计，以进一步提高装置的性能。
1. 优化相变材料相变材料的性质和性能是决定矩形腔相变蓄热装置效率的关键因素之一。
本文通过对比试验不同相变材料的性能，发现蜡是一种较为适合该装置的相变材料。
但是，蜡的熔点较低，难以应对极端气候带来的挑战。
因此，对相变材料进行优化，寻求更适合不同气候条件的相变材料，是进一步提高装置效率的关键。
五六棒蓄热式加热炉蓄热箱的优化改造
五六棒蓄热式加热炉蓄热箱的优化改造五六棒的加热炉采用的是空气单蓄热式的加热炉，因煤气及蓄热箱本体设计等原因，连续使用六个月后，极易出现风管堵塞现象，严重影响加热能力，需对蓄热箱体及风管进行清理，每次清理需停炉5天以上才能开始清理，对作业率、产量有一定的影响，为此，决定对五六棒蓄热式加热炉的蓄热箱进行改造，提升蓄热箱的耐久性。
2 蓄热式加热炉的原理蓄热式加热炉是近年来发展的新型节能技术，对低热值燃料（如高炉煤气）效果显著，其原理为：采用蓄热式烟气余热回收装置，交替切换空气与烟气，使之空气流经蓄热箱经蓄热体进行预热、烟气流经蓄热箱对蓄热体进行加热，实现对高温烟气的热回收和利用，从而达到大幅度节约能源，提高加热炉的热效率。
3 蓄热式加热炉存在的问题五六棒蓄热式加热炉在使用一段时间后，出现进（出）风口出现堵塞，导致无法形成热交换，不能发挥蓄热式加热炉热回收利用的作用，同时由于风管堵塞，也导致空气进入加热炉困难，空气含量不足，亦无法达到常规炉的效果，从而最终造成煤耗高，钢坯温度无法保证。
3.1堵塞原因分析3.1.1经对堵塞物的成分进行化验，堵塞物为硫化物与蓄热小球的混合体，其中硫化物为黏合剂，将跌落的蓄热小球黏在弯管等聚集部位，最终堵塞堵塞风管。
（硫化物主要由煤气中带来，在现阶段对煤气攻关较困难，暂不做为改进方向）3.1.2蓄热小球跌落原因分析蓄热箱体设计如图：图1.蓄热箱体结构图原设计防止蓄热小球跌落的方案主要有：在蓄热小球下方放一层过滤网，防止蓄热小球跌落到蓄热箱底部（第一级过滤系统）；在风管与蓄热箱的接口部分，增加过滤网，防止蓄热小球跌落进风管（第二级过滤系统）；当以上两级过滤系统均失效后，蓄热小球最终跌落至风管中。
通过每次检修对两级过滤系统的跟踪，发现该两级过滤系统失效的主要原因为：过滤网热变形不一致、受蓄热小球的压下力不一致（边缘部分蓄热小球比中间少），在频繁的冷热交替作用下，边缘部位翘起，蓄热小球滑落；此外煤气中含有的硫化物对过滤网的腐蚀，对蓄热小球的跌落也有一定的影响。
潜热蓄能系统的设计与优化
潜热蓄能系统的设计与优化近年来，随着社会经济的发展和人们对环保能源的日益重视，潜热蓄能系统得到了广泛的关注和应用。
潜热蓄能系统是一种将热能转化为潜在能量并进行储存，用于冬季供暖和夏季制冷的高效节能系统。
本文从系统的设计和优化两个方面，谈一下潜热蓄能系统的优化与实现。
一、潜热蓄能系统的设计一般来说，一个完整的潜热蓄能系统主要包括蓄能罐、换热器、热泵和循环水泵等。
其中，蓄能罐是储存热能的核心设备，而换热器则是在热泵和蓄能罐之间传递热能的媒介。
因此，这两个组件的设计对于整个潜热蓄能系统的效果至关重要。
1. 蓄能罐的设计蓄能罐的设计包括罐体的材料、尺寸等关键参数。
对于材料的选择，一般是选择不锈钢或者玻璃钢等具有优良耐腐蚀性能的材料。
而对于尺寸的选取，需要考虑到储存的能量大小以及冬季供暖和夏季制冷的能力，前者一般以家庭用的形式为主，而后者则需要根据具体的使用情况进行调整。
2. 换热器的设计换热器的设计则需要考虑流体、流速、表面积等一系列因素。
因为能量的传递需要通过流体来实现，而流速和表面积则是影响能量传递速度的重要因素。
一般来说，可以选择板式或者螺旋式的换热器。
而选择的换热器需要保证在不同的工况下都能保持良好的换热效率。
二、潜热蓄能系统的优化除了设计的优化，潜热蓄能系统在实际应用中还需要优化其工作状态，以达到更好的效果。
这里主要介绍两个方面的优化。
1. 监控系统的优化监控系统是潜热蓄能系统的管理和维护的重要工具。
只有通过监控系统，才能准确地检测系统的工作状态，及时发现问题并进行处理。
一般来说，监控系统需要具备实时监测、数据存储、报警和定期巡检等功能，以保障系统的正常工作。
2. 工作状态的优化工作状态的优化则需要考虑到如何有效地利用系统的潜在能量。
在冬季供暖时，可以通过增加蓄能罐的容量、提高热泵换热器的效率等方式来增加蓄能系统的供热能力；在夏季制冷时，则需要通过采用更高效的热泵、更大的换热器等方式来提高系统的制冷效果。
新型套管式相变蓄热器结构优化及传热研究
蓄热式板坯加热炉优化设计方法
蓄热式板坯加热炉优化设计方法
饶文涛;王华
【期刊名称】《工业加热》
【年(卷),期】2004(033)006
【摘要】蓄热燃烧具有与常规燃烧不同的机理,在将该技术应用于板坯加热炉时,相应的设计方法也和常规的加热炉有区别,主要从蓄热烧嘴结构优化、加热炉炉型和烧嘴安装位置最佳化等方面介绍了优化设计的思想,以供参考.
【总页数】4页(P17-20)
【作者】饶文涛;王华
【作者单位】宝钢技术中心,上海,201900;昆明理工大学,云南,昆明,650093
【正文语种】中文
【中图分类】TG307
【相关文献】
1.蓄热式加热炉板坯加热质量的研究与改善 [J], 高月
2.降低蓄热式板坯加热炉氧化烧损率的探索 [J], 陆焱
3.双蓄热式加热炉在不锈钢板坯加热上的应用 [J], 边立国
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5.天铁集团研发特大型双蓄热式加热炉应用于板坯步进式加热炉 [J], 卫星
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换热器的优化设计
换热器的优化设计摘要：应用数学规划理论进行机械优化设计，是从五十年代后期开始，随着电子计算机的普遍使用而迅速发展起来的一种新的设计方法。
机械优化设计的目的是以最低的成本获得最好的效益,是设计工作者一直追求的目标,从数学的观点看,工程中的优化问题,就是求解极大值或极小值问题,亦即极值问题。
本文以蛇管换热器为例来简要介绍优化设计的应用，并建议介绍了机械最优化的发展。
关键字：机械;最优化设计；基本原理；换热器；发展前言机械优化设计是最优化理论、电子计算机技术与机械工程相结合的一门学科。
根据最优化原理和方法综合各方面因素，以人机配合方式或“自动探索”方式，在计算机上进行的半自动或自动设计，以选出在现有工程条件下的最佳设计方案的一种现代设计方法。
其设计原则是最优设计:设计手段是电子计算机及计算程序;设计方法是采用最优化数学方法.应用计算机可以进行最优化计算，最优化实际上也是方案计算的发展和系统化、规律化，最优化设计可达到经济效益和社会效益最优。
换热器的优化设计的目的就是使换热器各结构参数达到最佳值，各结构参数之间达到最佳组合，以期达到传递最大换热量。
正文一优化设计的基本理论机械优化设计就是在给定的载荷或环境条件下,在机械产品的形态、几何尺寸关系或其它因素的限制范围内,以机械系统的功能、强度和经济性等为优化对象,选取设计变量,建立目标函数和约束条件,并使目标函数获得最优值一种现代设计方法。
1.设计变量设计变量是在设计过程中进行选择最终必须确定的各项独立参数。
在选择过程中它们是变量，但当变量一旦确定以后，设计对象也就完全确定。
最优化设计就是研究如何合理地优选这些设计变量值的一种现代设计方法。
在设计中常用的独立参数有结构的总体配置尺寸，元件的几何尺寸及材料的力学和物理特性等。
在这些参数中，凡是可以根据设计要求事先给定的，则不是设计变量，而称之为设计常量。
2.目标函数目标函数即设计中要达到的目标。
在最优化设计中，可将所追求的设计目标(最优指标)用设计变量的函数形式表示出来，这一过程称为建立目标函数，一般目标函数表达为：f(x)=f(xl，x2，…，x。
电热锅炉与蓄热器优化运行设计
固定其它非基变量值 2 令 /C 值增 & B- DE ( 减 & BD= 8 B 7 BG H 8 ) 由式 !) "定 "; ) 其由 88 变为 "; $ %% , ; > ! 6EB) 7 E- D< 8 + "; $ %% . ; > ! 6EB) 7 E& !" ( D= 8 + 66E $ ; . ! 6E 其中 6E 为 # 的第 E 列 为在保持可行性情况下尽可能减小目标函数 值 ) 关键在于确定 B， 具体方法见文献 0 1 4 。 对于原问题显然有自明的初始基 2 即 D; 6 F !2 "2 … @ G 2 D< 6 F ’ = !2 ’ = "2 … & G 2 D= 6 #) ; > ! 6 I) # 为空集2 H 为 @ 阶单位阵。 总之 2 关键问题在于给定初始基变量以及确定 B 以更新基变量及一系列随之而来的 ; > ! ， %%) :) @@。 "* ; 程序实现
； D; ) D< ) D= 假设可行并让非基变量变化 BC（ BB , , ） 分别为基变量、取下界非基变量和取上界的非基变 量下标集合， 变化方向为 " C $ / C + 7 / C , BC 8 ) C- D < + " C $ 0 C + 7 0 C . B C 8 ) C- D = & 将变化后的值代入式 #中得 @ $ @@ , !!!C 5 BC . !!!C 5 BC ’
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姜延灿
张新铭： 电热锅炉与蓄热器优化运行设计 # $ > ;) <， =? 对应 ") !) /) 0 可形式分割 "; !; /; 0; $ $ $ $ " "< ， ! !< ， / /< ， 0 0< "
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符 号 说 明
ｃ —— 由制造 与运 行条 件确定 的系数 ，： ， ， ， ； ｉ １２ … ５
关联 ， 设 计 过程 中一 直 为热 学 界所 关 注 。加之 在
Ｇ—— 换 热器 的总 质 量 ，ｇ ｋ；
换热 器 的使 用条 件 和 环境 不 同 ， 因此其 寻 优 方法
△ — — 烟 气 侧 流 阻 降 ， ／ 。 ｐ Ｎｍ； △ — — 空 气 侧 流 阻 降 ， ／ ｐ Ｎｍ；
遗 传 算 法 求 解 。优 化 结果 表 明 ， 热 器的 年 成 本 有 了明 显 的 降低 。 换
关 键词 蓄 热 式换 热 器 改 进 遗传 算 法 优 化 设 计 中 图分 类号 Ｔ ０ １５ Ｑ ５． 文 献 标 识 码 Ａ 文章 编 号 ０ ５ ￣ ９ （ ０ ０ ０ ４ ２ ２ ４ ０ ４ ２ １ ） ４ ｌ ３
ｔ ｔ 、ｋ — 分 别 为 空气 进 口温度 及 出 口平 均 温 度 ， ； — ℃
Ｄ—— 蓄 热式 换 热 器 的直 径 ， ｍ；
— —
蓄 热部 分 的长 度 ， ｍ；
和结 构约束 ， 换 热设 备 的 年运 行 费 用作 为 寻优 将
目标 函数 ， 运用 改进遗传 算法 进行求 解 。
—
—
、
在 蓄热式 换热器 中， 、 冷 热流 体交替地 流过 同
一
固体 传热面及 其 所 形 成 的通 道 ， 依靠 构 成 传 热
面的物体 的 热容 作 用 （ 热 或放 热 ） 实 现 冷 、 吸 ， 热 流体 之 问的 热交 换 … 。蓄 热 式 换 热 器 有 受 热 面
选择 的参 数称为设计变量 ， 对设计 变量 的取 值加 以
１ 蓄 热 式 换 热 器 优 化 模 型 的 建 立
ｂ— — 烟 气 流 通 面 积 比 ； 。 ｂ— — 空 气 流 通 面 积 比 ；
— —
转子（ 风罩 ） 或 的转 速 ， ｈ ｒ ； ／ 烟气流速 ，／； ｍｓ 分别 为 空气 和烟 气 介 质 的 体 积 流 量 ， ｈ ｍ／ 。
的年运行 费用作 为 目标 函数进行优化设 计。
１ １ 设 计 变 量 ．
蓄热式 换热 器 的全 部 状 态 参 数 变 量 共 有 １ ３
个， 因有 ４个过 程 的物 理 方 程 以及 ４个 由外 部 联
系条件所 确定 的变量 ， 故独 立变 量为 ５个 。由
方 面 。 于其 设计 受 到多 变 量 的 约 束 ， 又 相 互 由 且
限制 的条件 称为 约束 条件 。文 中以 蓄热式 换热 器
回转式 和风罩 回转式 两 种 ： 者是 由转 子转 动 使 前 烟气 和空气交 替 冲刷 蓄 热 元件 ； 者 是 由风 罩 转 后 动使烟气 和空气 交替 冲刷 蓄热元件 。该换 热器适
用 于流量 大 的气 一 热 交 换 场合 ， 动力 、 酸盐 气 如 硅 及石 油化 工 等 工 业 中的 余 热 利 用 和 废 热 回收 等
４２ ｌ
化
工 机
械
２１ ０ ０正
蓄 热 式 换 热 器 的 优 化 设 计
王 维 刚
（ 庆石 油 学 院 ） 大
摘
要
提 出 了一 种 基 于 改进 遗 传 算 法的 蓄 热 式 换 热 器优 化 设 计 方 法 。 该 方 法 以换 热 器 直径 、 热 部 蓄
分 的 长度 、 （ ） 体 的 流 通 面积 比 、 子 的 转 速 及 烟 气 出 口平 均 温 度 ６个 独 立 变量 作 为 优 化 设 计 变 冷 热 流 转 量， 考虑 了 由技 术 条 件 限 制 的 工 艺和 结构 约 束 ， 换 热 设 备 的 年 运行 费 用作 为 寻 优 目标 函 数 ， 用 改 进 将 运
、 — —
也有所 不 同。笔者 运用 改进遗 传算 法 以换 热器 的 直径 、 蓄热部 分 的长度 、 （ ） 体 流通 面积 比、 冷 热 流
转 子 的转 速及 烟气 出 口平 均温度 ６个独 立变量 作 为优化设 计变 量 ， 虑 了 由技 术条 件 限 制 的工 艺 考
分 别 为 烟 气 进 口温度 及 出 口平 均 温 度 ， ； ℃
计 中 的设 计 变 量 取 为 ：
Ｘ ＝（ ， ， ， ， ， ） ｌ ３ ４ ５ ６ ＝（ Ｌ， ， ｋ ， ） ２ Ｄ， ｂ ｂ ，
拟生 物在 自然 环境 中的遗传 和进 化 过程 而形成 的
一
种 自适 应全 局优 化 概率搜 索算 法 。工 程应用 实
遗传 算 法 （ ｅｅｉ Ａ ｇｒｈ Ｇ Ｇ ｎ ｔ ｌ ｉ ｍ， Ａ） ｃ ｏｔ
是 模
变量 ， 传热 方 程 作 为 等 式 约 束 条 件 来 处理 。于 把
是把 蓄 热式换 热 器 的直径 Ｄ、 热 部分 的长 度 、 蓄 烟气 流 通面 积 比 ｂ 、 气 流通 面积 比 ｂ 、 子 （ 空 转 或 风罩 ） 的转速 ｎ及 烟 气 出 口平 均温 度 Ｏ＂ ｙ ６个 状 态 参数 看作 独 立变 量 ， 是在 蓄热 式 换 热 器 优 化 设 于
￥ 王维 刚 ， ，９６年 ３月 生 ， 师 。 黑 龙 江省 大庆 市 ，６ ３ ８ 男 １７ 讲 １３ １ 。
第３ ７卷 第 ４期
化 工 机 械
２ 基 于 改 进 遗 传 算 法 的 参 数 优 化
４３ １
于传 热方 程是 烟气 出 口平 均温 度 ” 隐 函数 ， 的 给 优化 求解 带来 一定 困难 ， 因此 可 以将 作 为独 立
——ຫໍສະໝຸດ 优化设计 的过程 简单 地说 就是从 所 有满 足需
求 的可行 方案 中寻求 一种 能达 到预期 目标 的最 优 方案 。这种 预期 是多样性 的 ， 在蓄热 式换热器 的设 计 中， 可作为 目标 的有 动力负 荷最 小 、 热 器质 量 换 最轻 以及年 运行 费用最 低等 。这些 用来 评 价和追 求最 优设计方案 的函数称 为 目标函数 ， 涉及 到方案