热能与动力工程专业节能减排重点

余热回收

指受历史、技术、理念等因素的局限性，在已投运的工业企业耗能装置中，原始设计未被合理利用的显热和潜热。它包括高温废气余热、冷却介质余热、废汽废水余热、高温产品和炉渣余热、化学反应余热、可燃废气废液和废料余热等。根据调查，各行业的余热总资源约占其燃料消耗总量的17%~67%，可回收利用的余热资源约为余热总资源的60%。

回收途径

余热的回收途径很多。一般说来，综合利用余热最好，其次是直接利用，再次是间接利用（如余热发电）。综合利用就是根据余热的品质，按照温度高低顺序不同按阶梯利用，品质高的可以用于生产工艺或余热发电；中等的（120度-160度）可以采用氨水吸收制冷设备来制取-30度到5度的冷量，用于空调或工业；低温的可以用来制热或利用吸收式热泵来提高热量的数量或温度供生产和生活使用。[1]

1、余热蒸汽的合理利用顺序是：

①动力供热联合使用；②发电供热联合使用；③生产工艺使用；④利用汽轮机发电或直接替代电机驱动机泵；⑤生活用;⑥利用余热吸收制冷设备，实现热、电、冷联产。

2、余热热水的合理利用顺序是：

①供生产工艺常年使用；②返回锅炉及发电使用；③生活用。

3、余热空气的合理利用顺序是：

①生产用；②暖通空调用；③动力用；④发电用。

强化换热

影响流体换热得因素很多如：流动起因、流体有为相变、流体的运动状态、换热表面的几何形、状流体的物理性质。

工业上为了强化流体之间的换热通常采用提高流速和改变换热表面的形状来实现换热的强化，该种做法就是强化换热。强化传热的途径: 一,增加传热推动力二,增加传热面积三,增大总传热系数K

热管，是一种具有极高导热性能的传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到类似冰箱压缩机制冷的效果。具有很高的导热性、优良的等温性、热流密度可变性、热流方向酌可逆性、可远距离传热、恒温特性(可控热管)、热二极管与热开关性能等一系列优点，并且由热管组成的换热器具有传热效率高、结构紧凑、流体阻损小等优点。由于其特殊的传热特性，因而可控制管壁温度，避免露点腐蚀。但价格相对较高。

热管特性

热管是依靠自身内部工作介质特性来实现传热的传热元件，一般具有如下特性：

（1）很高的导热性

由于真空度、热管介质特性的存在，热管内部的热阻R、V非常之小，Rv无限趋近于0，所以有些地方夸张地称它为“超导”。山东博源热能科技有限公司制造的热管，其当量导热系数比目前金属银的导热系数还要高上千个数量级，数值上超过音速。当然，高效导热也是相对而言，这个速度已经被

社会所认可，能够满足日前的生产生活需要。

（2）优良的等温特性

热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，分子的无规则运动，使得热管的受热段与散热段的温度一致，甚至偶尔出现散热段温度比受热段温度高的现象。出现这种现象是特殊，不具有什么利用价值，但等温特性在实际工程应用价值就很广泛了。

（3）热流密度可变性

热管可以独立改变受热段或冷却段的面积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者增大热管受热面积输入量而减小吸热面积的输出热量，就可以改变一些传统方法难以解决的传热模式。得到一个我们需要得到的换热热流密度。

（4）适应性广泛

热管的形状可随热源和冷源的条件而变化，热管可以作成电机轴、燃气轮机的叶片、钻头、手术刀等等，可以用在地面，也可以用在无重力厂的宇宙空间。

热管散热

热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。将热管散热器的基板与晶闸管、igbt、igct等大功率电力电子器件的管芯紧密接触，可直接将管芯的热量快速导出。通过对上述几种散热方式的分析，我们不难看出，热管散热相对于其他几种传统散热方式存在以下的优势：

●热管散热技术具有散热效果好，热阻相对小，使用寿命长，传热快的优点。热管的热导系数是普通金属的100倍以上；

●传热方向可逆，不管任何一端都能成为蒸发端和冷凝端；

●优良的热响应性。热管内汽化的蒸汽能以接近音速的速度传输，从而有效的提高了导热效果；

●结构简单紧凑，重量轻，体积小，维护方便；

●无功耗、无噪音、符合工业“绿色”的要求；

●可以在无重力场的环境下使用。

综上所述：热管传热利用热传导原理与致冷介质的快速热传递性质，通过热管将发热物体的热量迅速传递到热源以外。采用热管技术使得散热器即便采用低转速、低风量电机，甚至不需风机，完全采用自冷方式，同样可以得到满意的散热效果，使得困扰风冷散热的噪音问题以及大功率电力模块散热问题得到良好解决，随着热管加工工艺的不断改善，其可靠性、安全性、耐用性将会更加提高，而成本和价格也会进一步降低。热管散热器将有着传统散热器所无法比拟的优势，它的出现开辟了散热行业的新天地。

热泵是一种将低位热源的热能转移到高位热源的装置，也是是全世界倍受关注的新能源技术。它不同于人们所熟悉的可以提高位能的机械设备——“泵”；热泵通常是先从自然界的空气、水或土壤中获取低品位热能，经过电力做功，然后再向人们提供可被利用的高品位热能。

工作原理

热泵系统的工作原理与制冷系统的工作原理是一致的。要搞清楚热泵的工作原理，首先要懂得制冷系统的工作原理。制冷系统（压缩式制冷）一般由四部分组成：压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器。其工作过程为：低温低压的液态制冷剂（例如氟利昂），首先在蒸发器里从低温热源（例如冷冻水）吸热并气化成低压蒸气。然后制冷剂气体在压缩机内压缩成高温高压的蒸气，该高温高压气体在冷凝器内被低温热源（例如冷却水）冷却凝结成高压液体。再经节流元件（毛细管、热力膨胀阀、电子膨胀阀等）节流成低温低压液态制冷剂。如此就完成一个制冷循环。

热泵的性能一般用制冷系数（COP性能系数）来评价。制冷系数的定义为由低温物体传到高温物体的热量与所需的动力之比。通常热泵的制冷系数为3-4左右，也就是说，热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体传送到高温物体。所以热泵实质上是一种热量提升装置，工作时它本身消耗很少一部分电能，却能从环境介质（水、空气、土壤等）中提取4-7倍于电能的装置，提升温度进行利用，这也是热泵节能的原因。

地源热泵是热泵的一种，是以大地或水为冷热源对建筑物进行冬暖夏凉的空调技术，地源热泵只是在大地和室内之间“转移”能量。利用极小的电力来维持室内所需要的温度。在冬天，1千瓦的电力，将土壤或水源中4-5千瓦的热量送入室内。在夏天，过程相反，室内的热量被热泵转移到土壤或水中，使室内得到凉爽的空气。而地下获得的能量将在冬季得到利用。如此周而复始，将建筑空间和大自然联成一体。以最小的代价获取了最舒适的生活环境。

由于热泵装置的工作原理与压缩式制冷是一致的；所以在小型空调器中，为了充分发挥它的效能，在夏季空调降温或在冬季取暖，都是使用同一套设备来完成的。在冬季取暖时，将空调器中的蒸发器与冷凝器通过一个换向阀来调换工作。

由图中可看出，在夏季空调降温时，按制冷工况运行，由压缩机排出的高压蒸汽，经换向阀（又称四通阀）进入冷凝器，制冷剂蒸汽被冷凝成液体，经节流装置进入蒸发器，并在蒸发器中吸热，将室内空气冷却，蒸发后的制冷剂蒸汽，经换向阀后被压缩机吸入，这样周而复始，实现制冷循环。

在冬季取暖时，先将换向阀转向热泵工作位置，于是由压缩机排出的高压制冷剂蒸汽，经换向阀后流入室内蒸发器（作冷凝器用），制冷剂蒸汽冷凝时放出的潜热，将室内空气加热，达到室内取暖目的，冷凝后的液态制冷剂，从反向流过节流装置进入冷凝器（作蒸发器用），吸收外界热量而蒸发，蒸发后的蒸汽经过换向阀后被压缩机吸入，完成制热循环。这样，将外界空气（或循环水）中的热量“泵”入温度较高的室内，故称为“热泵”。

对于一台分体式热泵空调来说，夏天制冷时就是以室外机为冷凝器、室内机为蒸发器，运行时就把室内的热量输送到了室外。而冬季则以室内机为冷凝器、室外机为蒸发器，这样就把室外的热量输送到了室内，通常这些是通过四通换向阀来实现的。

热泵热水器

热泵热水器工作流程是压缩机将回流的低压冷媒压缩后，变成高温高压的气体排出，高温高压的冷媒气体流经缠绕在水箱外面的铜管，热量经铜管传导到水箱内，冷却下来的冷媒在压力的持续作用下变成液态，经膨胀阀后进入蒸发器，由于蒸发器的压力骤然降低，因此液态的冷媒在此迅速蒸发变成气态，并吸收大量的热量。同时，在风扇的作用下，大量的空气流过蒸发器外表面，空气中的能量被蒸发器吸收，空气温度迅速降低，变成冷气释放。随后吸收了一定能量的冷媒回流到压缩机，进入下一个循环。

空气源热泵热水器能够将空气中的低温热能吸收，并且在机器内部转化为高温热能，然后加热水温，空气源热泵热水器非常的节能，而且效率也非常的高。

空气源热泵是当今世界上最先进的能源利用产品之一。随着经济的快速发展与人们生活品位的提高，生活用热水已成为人们的生活必需品，然而传统的热水器（电热水器，燃油、气热水器）具有能耗大、费用高、污染严重等缺点；而节能环保型太阳能热水器的运行又受到气象条件的制约。空气源热泵的供热原理与传统的太阳能热水器截然不同，空气源热泵以空气、水、太阳能等为低温热源，空气源热泵以电能为动力从低温侧吸取热量来加热生活用水，热水通过循环系统直接送入用户作为热水供应或利用风机盘管进行小面积采暖。空气源热泵是目前学校宿舍、酒店、洗浴中心等场所的大、中、小热水集中供应系统的最佳解决方案。

地源热泵

地源热泵是一种利用浅层地热能源（也称地能，包括地下水、土壤或地表水等的能量）的既可供热又可制冷的高效节能系统。地源热泵通过输入少量的高品位能源（如电能），实现由低品位热能向高品位热能转移。一般在空调系统中，地能分别在冬季作为热泵供热的热源和夏季制冷的冷源，即在冬季，把地能中的热量取出来，提高温度后，供给室内