本项目响应工业生产过程对节能传热设备需求量日益增长的发展机会，充分利用我们在高效节能设备研制和产业化方面的成功经验，自主研制新型扭曲管换热器，并实现扭曲管换热器制造产业化。本项目通过采用扭曲管可以使换热器传热能力增加10％-20％，壳程阻力下降50-70%，将大幅度提高扭曲管换热器的节能潜力，实现节能25-35%。扭曲管换热器提升了我国新型高效节能设备的整体技术水平和市场竞争力。在扭曲管换热器内，由于壳程为螺旋流，大大增强了壳程的湍流度，从而强化了壳程传热；由于扭曲管的结构特点，即使管程为高粘度流体或流速较低时，也会获得很高的湍流度。由于管子之间的多点自支撑结构，省去了折流板，实现了流体纵向流，流动分布和流速比较均匀，消除了换热管振动问题。由于壳程采用无折流板结构，实现了全程纵向流，使得壳程压降大大降低；同时由于分布均匀，没有流动死区，有效传热面积大大增加。这些结构特点，大大强化了换热器的传热系数。由于流速均匀、无死区，而且管壁温度比较均匀，大大降低了结垢的可能性。无振动、少结垢，从而延长了维修周期，降低了维修费用。该技术不改变换热器的外形结构，保留了管壳式换热器的特点，具有易于推广的特点，具备较好的工业应用前景。目前已做了大量的前期开发准备及示范工程。

项目研究的背景及用途：该项目利用地球表层中较恒定的温度以及储存于地下土壤层中可再生的低品位热能，通过输入少量的高品位能源(如电能)，热量实现了从温度低的介质传递到温度高的介质的转移(低温热源向高温热源的转移)，可以满足用户全年供暖、制冷空调以及生活热水的需求，从全年的角度，能量可以在一定程度上得到循环回用，具有较强的经济竞争力，是最有希望在供热制冷空调领域发挥重要作用的新技术。地源热泵可以应用在各种建筑物中(独立住宅、集中住宅、学校、工厂、办公楼等商业/公用建筑)，可以供暖、供暖+供热水、供暖+制冷空调、供暖+供热水+制冷空调，还可以用于道路融雪、除冰和体育场草坪加热。市场应用范围广泛，国内市场潜力很大。 技术原理及流程：该项目实施可以采用集成埋地换热器、热泵机组、控制系统与建筑末端设备等，从而完成系统工程为目标。因此，其技术核心在于优化各子系统，重点解决地下蓄放热关键技术。成果水平及主要技术指标:该项目经专家鉴定，技术水平为世界先进水平。 市场分析及效益预测：我国的建筑市场巨大，1995～2000 年，每年全国城市新建住宅建筑面积约 2.4 亿 m2，其中上海每年新建约 1500 万 m2，北京约1000 万 m2，天津约 600 万 m2，大连约 260 万 m2。2000～2010 年，每年新建住宅建筑面积约 3.4 亿 m2。这为地源热泵的工程开发应用奠定了极好的市场条件。地源热泵的经济效益可在 3～6 年中从节能中偿还投资，因为与电加热相比可节省三分之二的电能，与燃油锅炉相比亦可节省二分之一的运行费用。而且地源热泵可以大幅度减少常规能源所带来的环境污染，消除燃料燃烧所造成的环境污染。每年完成该方面地源热泵工程 50 项，可实现总产值 5000 万元以上，年净利润 1000 万元。

超宽带(UWB)技术具有高传输速率、合理的图像解析和高安全性等优点，在无线通信、微波成像和电子对抗等诸多领域具有广阔的应用前景。超宽带天线是超宽带通信系统的关键部件之一，其特性直接影响着整个系统的性能。随着美国联邦通信委员会（FCC）批准将3.1—10.6GHz作为短距离无线通信频段，超宽带天线技术越发受到了人们的关注，人们对超宽带天线的设计，也并不拘泥于UWB频段，而是对于超宽带天线提出了越来越高的要求，尤其是在超宽带天线的宽带化、小型化、平面化以及结构简单性等方面。目前，扩展紧凑型平面超宽带天

管翅式换热器广泛应用于能源、机械、化工、空气调节等生产生活各个方面。在其产品设计中，制冷剂的流程布置是影响其换热和功耗性能的重要因素之一。流路合理布置，一方面可以改善换热器整体换热温差和热负荷的均匀性，提高换热能力，另一方面可以减小制冷剂管内流动阻力，降低运行功耗，从而在整体实现换热器的高效节能。由于流路结构自身的复杂性，以往的换热器设计中，通常采用样机的试验方式考察流路性能影响，设计成本高、周期长、效率低。 本项目软件基于自主研发的流路计算技术，可以实现任意复杂程度的换热器流程设计和计算，同时提供包括各种制冷剂、翅片类型、管型的选择和定制，拥有完全的自主知识产权，适用于各类管翅式换热器的流路设计与性能校核，有助于提高产品的设计开发效率，降低成本。

本实用新型公开了一种与化粪池结构相结合的污水换热器，包括设于化粪池内的多层蛇形管道组，各层蛇形管道组包括有浇筑时预留在化粪池两侧壁面的多个平行防水套管、并列设置的多个换热管道，换热管道两端分别插入化粪池两侧壁面的平行防水套管，化粪池的每侧壁面的相邻两个防水套管之间通过弯管连接，热泵机组冷凝器出水口通过中介水入水管与分水管相连，中介水由分水管分为多个支路通过换热管道换热后，通过多个支路汇集到集水管，热泵机组冷凝器进水口通过中介水出水管与集水管相连。该换热器结构简单，清洗容易，安装、维修方便，可以减少安

方向图可重构天线可以根据环境的变化，调整天线的辐射波束，实现最佳的辐射效率，从而使一副天线用作多付，降低制造成本。大多数的方向图可重构天线是单极化天线，我们除了研究单极化天线之外，还研究设计了性能优良的双极化方向图可重构天线以及极化可变的方向图可重构天线。这些天线可以应用于基站和移动端。 将方向图可重构天线组成阵列，可以提高增益，就能够应用于无线通信的基站或者雷达领域，实现动态的大范围波束扫描。 若将天线阵列应用于基站，可提高基站天线的性能，且实现基站波束的实时动态扫描，可以实现动态波束赋形，从而能根据环境变化，增强所需方向的信号强度，降低干扰方向的信号强度。降低环境中的电磁干扰，提高信号的有效性，有利于提高通信质量，还能够节省能源。 目前我们已经与某公司进行合作开发，研制了高性能的方向图可重构天线，能够满足应用需要。因此，部分研究成果已交付给用户。此外，部分研究成果已申请专利，还有部分成果已经获得专利授权。 超宽带MIMO天线，主要是应用于无线通信，用于提高信道容量。移动端的空间有限，安装多个天线时，天线之间有较强的互耦，这会大大降低天线的性能。采用具有较高隔离度的超宽带MIMO天线，可以实现不同天线之间的低相关性，从而提高通信容量。目前我们已经设计了多种具有较好隔离特性，且频带很宽的超宽带MIMO天线。部分结构已申请专利。

方向图可重构天线可以根据环境的变化，调整天线的辐射波束，实现最佳的辐射效率，从而使一副天线用作多付，降低制造成本。大多数的方向图可重构天线是单极化天线，我们除了研究单极化天线之外，还研究设计了性能优良的双极化方向图可重构天线以及极化可变的方向图可重构天线。这些天线可以应用于基站和移动端。将方向图可重构天线组成阵列，可以提高增益，就能够应用于无线通信的基站或者雷达领域，实现动态的大范围波束扫描。若将天线阵列应用于基站，可提高基站天线的性能，且实现基站波束的实时动态扫描，可以实现动态波束赋形，从而能根据环境变化，增强所需方向的信号强度，降低干扰方向的信号强度。降低环境中的电磁干扰，提高信号的有效性，有利于提高通信质量，还能够节省能源。

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?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”。开发成功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1800～2200mm、单台换热面积大于1000mm 2 ）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 32×3mm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2000mm、换热面积1470mm?），管外塔釜液再沸，管内蒸汽冷凝，采用 19×2mm外表面烧结铁基合金粉末表面多孔高通量U形管2100根。获得中国发明专利授权“一种表面多孔管低温烧结工艺”（专利号ZL03116481.1）。中国实用新型专利授权“波形扁钢折流杆换热器”（专利号ZL 01253449.8）。申请中国发明专利“铜镍合金多孔表面管的烧结方法”（申请号200710043508.X）、“铁基粉末多孔表面换热管的低温烧结制备技术”，申请实用新型专利“一种管壳式换热器”（专利号2006200478921）等。项目成果获得了2009年上海市科技进步一等奖，中石化公司科技进步三等奖2项。

利用地表水为低位冷热源实现冬夏空调的地表水源热泵系统应用前景广阔， 目前在国内得到了迅速发展。但是，对于含沙量较大的水体，水质处理上占用了 很大的增量成本。降低水处理措施，让地表水直接进入机组是降低能耗，降低系 统投资的有效途径。针对目前传统热泵的蒸发器、冷凝器无法接受非工业标准冷 却水进入换热器的不足，发明了 一种全新两器结构，实现地表水直接进入。在冬 夏季利用地表水换热管束两端由管板固定于壳体上，两端的管板和封头分别围成 两个管箱，换热管束的两端分别与管箱相通；两个管箱上分别设有被冷却或加热 介质的入口和出口；壳体两侧上部设有冷却介质入口和出口；换热管束横向布置 在壳体内的中上部，壳体下部设有具有锥度的集沙斗，其下部接排沙管，实现换 热与泥沙分离。当含有固体杂质的液体在壳体内流动时，由于水流冲击和重量作 用泥沙落入集沙斗，解决了换热器易堵塞，管箱内沉淀淤积、清洗不便、复杂的 水处理过程等问题，可明显减少初投资和运行成本，适合于以江河水和污水等含 固体杂质多的液体为冷却介质的换热器。目前适合国家可再生能源利用的地表水 源热泵最大的障碍是水处理工艺。而该成果可以实现免水处理，发展应用前景巨 大。

项目经过10年科研攻关，开展了节能高效的微小/紧凑型化工机械的设计和制造关键技术研究，主要创新成果有： 1、建立了微小/紧凑型化学机械系统的强度设计理论，包括多因素协同作用的钎焊工艺优化方法、高温蠕变和疲劳强度设立理论。 2、发明了微试样力学性能测试装置，用于测试微米厚度钎焊接头力学性能参数，为结构完整性评价提供基本参数。 3、发明了微小/紧凑型换热器和反应器，耐腐蚀、耐高温和高压，可拆卸维修，集传热、传质、化学反应于一体，结构微小、紧凑，降低了空间消耗。