换热器是石化等工业生产装置设备中的重要设备，在生产运行中由于腐蚀、冲刷等作用，使换热器造到破坏，使用寿命缩短，不仅造成严重的经济损失，而且影响生产的正常进行。 目前，国内已发展了多种碳钢换热器的保护技术，但这些技术仍存在各种不足之处，限制了这些技术的推广应用，碳钢换热器的保护仍然是一有待于发展的问题。例如，采用牺牲阳极保护可以延长碳钢换热器的使用寿命，但牺牲阳极保护的作用尽限于管子入口处的有限长度内，管内深处无法实现阴极保护，所以牺牲阳极保护法在换热器上的应用受到很大限制。近年来渗铝碳钢管束换热器在国内得到发展，收到较好的效果，但是管束与管板连接处（或焊接处）的保护问题至今没有很好解决，是渗铝碳钢管束换热器的薄弱环节，影响到它的使用寿命。近年来碳钢换热器的另一发展是对换热器进行整体化学镀镍磷，但是镍磷化学镀层是阴极性镀层，只能起机械隔离腐蚀介质的作用，一旦镀层局部出现缺陷，将构成大阴极小阳极，加速缺陷处的腐蚀，使保护效果并不十分理想。国内还发展了各种用于换热器的涂料，但这些涂料在换热器的维修吹扫中，往往剥落，保护作用有限。   换热器整体渗锌可以提高换热器的耐腐蚀、耐冲刷性能，有效地提高换热器的使用寿命，降低换热器的工业使用成本。 本技术针对换热器的具体结构特点研制的专门工艺，可减少投资，节约能源，降低成本。 换热器整体渗锌可以提高换热器的耐腐蚀、耐冲刷性能，特别是耐海水腐蚀性能，提高使用寿命3倍以上。

表面多孔高通量管是一种高效换热管，采用粉末冶金方法在光管 (沸腾侧) 内表面或者外 表面烧结一薄层多孔层，显著强化沸腾传热，对烷烃、烯烃、芳烃类、醇类、水、氟利昂、液 氮等多种工质均适用。沸腾传热系数可比光管提高一个数量级。 目前世界上主要由美国UOP公司实现技术与产品垄断，近3年国内进口约76台高通量管换 热器，约值人民币5亿元。 华东理工大学从1999年起开始研发烧结型表面多孔高通量管及其换热器，2003年成功申请 获得批准，联合中国石化扬子石油化工股份有限公司承担了中国石油化工股份有限公司科技开 发项目“高通量换热器国产化研制”。成功开发具有我国自主知识产权的烧结型外表面多孔换 热管，并制成高通量高效换热器，填补了国内空白。高效换热元件技术指标达到国际同类产 品技术水平，多孔表面管的换热效果最高可达光管的15.6倍，能显著提高换热管的强化传热效 率。 项目获得国家“十一五”863课题、国家高等学校博士点基金赞助和中国石化重大装备国 产化研制项目进行研究与技术开发，已经实现铜基粉末、铁基粉末、铜镍合金粉末表面多孔管 烧结工业化生产。建成世界第二 (国内唯一) 的产业化基地，具备年产1000吨烧结型表面多孔管 和制造100台高通量换热器的生产能力；产品达到国外同类产品先进水平，荣获“国家重点新 产品”和江苏“高新技术产品”证书。 目前华东理工大学已开发成功碳钢管、合金钢管、铜镍合金管内外表面烧结铁基合金 粉末、铜基合金粉末、铜镍合金粉末工艺技术，完成工业化烧结系统建设及批量生产。外表 面铜基粉末多孔管高通量换热器在扬子炼油装置气体分馏脱乙烷塔再沸器上成功应用。采用 93.4M2的高通量换热管替代了原122.7M2的光滑管，换热面积减少了27.5%，总传热系数从光滑 管的230W/M2℃升高到434 W/M2℃，提高了89%，设备负荷提高了16%，所需蒸汽温度降低了 23.7℃，节能效果显著。 内表面铁基合金粉末多孔管高通量换热器在扬子芳烃重整加氢预分馏塔再沸器上成功应 用。外表面铁基合金粉末多孔U形管高通量换热器在扬子芳烃歧化单元甲苯塔再沸器上成功应 用。 中国石油乌鲁木齐石化分公司100万吨/年对二甲苯芳烃联合装置高通量管重沸器6台。 其中苯塔重沸器、抽余液塔重沸器A/B、抽出液塔重沸器、脱庚烷塔重沸器计5台重沸器 (直 径φ1800～2200mm、单台换热面积大于1000mm2) 为立式虹吸式固定管板结构，管内塔釜液再 沸，管外热流体冷凝。采用φ32×3mm外表面刻槽、内表面烧结铁基合金粉末表面多孔高通量 管，4m长管2500根、5m长管9000根。抽余液塔蒸汽重沸器为卧式U形管结构 (直径φ2000mm、 换热面积1470mm2) ，管外塔釜液再沸，管内蒸汽冷凝，采用φ19×2mm外表面烧结铁基合金粉 末表面多孔高通量U形管2100根。

相变储能材料技术是近年来蓄能领域和新材料领域新兴的研究热点，该 技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值。相变储能技术在建筑 中有着广泛的应用，对于太阳能供热系统，由于太阳能具有间断性与能量密 度低的特点，不能连续稳定的提供热量，限制了太阳能的大面积使用，为了 蓄存不稳定的太阳能，常以蓄热水箱为蓄热设备，水为蓄热介质来维持系统 稳定运行，从而使得蓄热水箱需要放置在一个特定的房间中，占用了宝贵的 建筑面积。本成果所涉及的模块化相变箱及其构成的相变蓄能系统，其通过 采用设置多个独立腔体的技术能同时实现蓄热和末端供热的目的，同时，在 达到同样存储热量的情况下能减少传统蓄热水箱体积，还能增大蓄热水箱运 行时长，减少辅助能源设备能耗；水箱中所用相变材料相变潜热大，在相变 温度附近蓄放热温度稳定，采用封装成板片形式的技术放置于普通蓄热水箱 中，将时间和空间上分布不均不稳定的太阳能转化成稳定的热能储存在相变材 料中，可以有效增大太阳能能源利用率。 太阳能通风烟囱(Solar Chimney, SC)作为世界上最丰富、最具发展潜力 的能源资源一太阳能的被动利用技术之一，因其具有降低建筑通风与空调能耗、 改善室内空气品质及能源资源可再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中， 是生态与节能建筑研究中的一个热点。但是传统太阳能烟囱一直存在着蓄热 能力差、工作不稳定的缺点，在没有太阳辐射的时段无法运行。本团队成果 创新点在于将相变材料与传统太阳能烟囱相耦合，相变材料是替代传统蓄热 介质的最佳选项，与显热蓄能相比，相变蓄热是种潜热蓄能模式，具有蓄能 密度高，体积小，温度变化小，相变温度选择范围宽，易于控制等优点。相 变材料耦合太阳能烟囱可以有效提高烟囱本身的蓄热能力，将多余的太阳能 贮存起来，在没有太阳辐射时使用，从而有效延长了太阳能烟囱的工作时间。 市场及经济效益分析： 在自然通风领域，目前节能设计中由于太阳能等可再生能源在时间和强 度等方面的间歇性和不稳定性，导致当前面临最大的挑战就是满足建筑的热 舒适性，传统太阳能烟囱利用普通围护结构或金属板作为蓄热介质，蓄热方 式是显热蓄热，墙体表面温度是随着太阳辐射强度的变化而变化的，墙体温 度的变化极容易引起通风量变化或人体热不舒适感。另外，烟囱蓄热墙的蓄 热能力差，在多云天气或夜间，太阳能烟囱工作效能很差或不能工作，这极 大地限制了太阳能烟囱的实际应用。同时，相比于市场常见的机械通风技术, 其能达到良好的通风效果，但是需要复杂的通风设备和动力设备，结构复杂， 而以相变太阳能烟囱为代表的自然通风技术低能耗，结构简单，仅需经过合 理布置房间的门窗位置即可形成有组织的自然风，尤其在过度季节和气候温和 地区具有广阔的应用前景。团队介绍： 本研究团队拥有一批由教授、副教授、青年教师、博士和硕士组成的高 层次科研人员及先进的科研设备，在相变传热理论和数值模拟分析等方面均 具有扎实的基础，人员组成结构合理，团队成员大都有丰富的现场实测经验 及实验室研究的工作经历。研究团队的主要研究人员卢军教授主持完成了国 家自然科学基金项目“山地城镇室外热环境预测与评价”，作为专题负责人完 成了国家科技攻关项目“长江流域住宅节能理论与策略研究"，主研完成了国 家十一五科技支撑计划子课题“城镇热岛效应机理和模拟技术研究”以及数 十项建筑可再生能源利用科研课题和工程方案的可行性研究，具有坚实的理 论基础和丰富的实验工作经验，目前正在主持完成国家自然科学基金项目“高 海拔寒冷地区室内热环境质量及调控机理研究"的研究工作。卢军教授在相 变材料在建筑领域应用研究方面有较多的工作积累，尤其是相变蓄能水箱与被 动式自然通风技术等方面取得了丰富成果，发表多篇学术论文，为团队发展提供 相关研究建议和指导。

该项目经过课题组多年研究，在分子设计的基础上，结合分子自组装及纳米技术，研发出一系列具有相变蓄冷、储热功能的新型复合材料。所生产出的产品经用户试用，获得好评。 课题组所研发的相变材料是在低温下为柔软的膏状，在高温下为液态的材料。这类材料在相转变前后可吸收或释放大量相变潜热。可用相变材料开发制冷或制热的物质。

设计出了高效相变蓄热供暖系统。通过太阳能集热器在白天收集热量，并将其储存用于供暖使用。 系统采用一定比例的石蜡—膨胀石墨作为蓄热材料，其具与供暖相适应的相变温度，较高的导热系数， 性质稳定，设计的石蜡—膨胀石墨蓄热罐通过内埋的  U 型翅片管实现与太阳能热蒸汽换热和用户供暖用水间的换热。装置节能环保，成本低廉，结构简单，应用场合广泛。

   通过太阳光线、地球以及绕地运行的月球的不同位置，形象的说明了三者之间的空间关系，能演示一个塑望月中“新月峨眉月上弦月凸月满月凸月下弦月峨眉月新月”等月相变化过程。

探究课题：观察月相的变化规律

换热器网络作为热回收系统是石油化工和其他过程工程中不可或缺的部分，通过对换热器网络的系统最优化设计，可以最有效地利用物料本身带有的热量和冷量，从而达到节能和降低设备费用的效果。我校和汉堡工业大学联合研发的换热器网络最优化设计软件以混合遗传算法作为MINLP问题的基本求解器，并结合了多种进化策略，特别是提出了大规模换热网络的单性遗传算法的进化策略，使得设计软件能够有效地运用于流股数超过100股的大型换热器网络最优化设计问题，这是目前使用商用软件无法进行有效计算的。使用这一软件对文献中的许多经典算例进行了计算比较，大多获得了比文献报道的结果更优的换热网络设计，远远好于使用商业软件HEXTRAN得到的结果；对于大规模换热器网络，其年度总费用（投资费用与运行费用之和）的降低更为显著。 主要性能指标1．换热器网络的最优化设计所涉及的换热器包括加热器和冷却器的可选类型可以由用户自行增减； 2．可以使用多个冷热公用工程，软件自动选择最优的公用工程匹配；3．可以在用户子程序中根据实际设计要求自行设定最优化目标函数，加入禁止匹配、禁止分流、面积限制、换热器种类限制等多种约束条件；4.可以选择多种进化策略及不同的相关参数以检验计算结果收敛于全局最优解的可信度； 5.可用于流股数超过100股的大型换热器网络最优化设计； 可在个人计算机的windows环境下运行（带用户界面），也可在大型并行计算机的UNIX系统中运行（不带用户界面）。

相关成果获得国家发明专利 2 项，通过国家 863 项目的验收，测试发现紧凑 度是传统光管换热器的 12 倍，最大换热效能从 31%提升至 81%。为国内某钢铁公 司设计和制备的新型内外翅片管高温换热器已经通过现场测试，在设计工况下温 度效率比其现有产品的温度效率提高 10%以上。