行业领域

新能源及节能技术,新能源产业,电力、热力、燃气及水生产和供应业,新能源

需求背景

在石油化工行业，重沸器、蒸汽发生器等沸腾工况换热器的换热管通常为光管，普遍存在换热效率低下的问题。装置大型化是我国石油化工行业未来的发展趋势，但因效率低造成的换热器体积大、数量多等问题尤为突出，不利于低品位热利用。用烧结型高通量换热管替代光管，使换热器具有所需传热温差小、换热效率高等优点，能够加强对更低品位的余热进行利用，并有效减少换热器的数量和体积，提高压缩机的效率。

本技术应用领域如下：

（1）炼油及石油化工行业仍然是换热器最主要的应用领域，约占换热器30%的市场份额。

（2）电力和冶金两大行业所需的换热器约占换热器市场16%的份额。船舶行业应用大量的中央冷却器等换热设备，约占换热器行业8%的市场份额。

（3）机械行业在汽车、工程机械、农业机械中应用大量的机油冷却器、中冷器等换热器，约占换热器行业8%的市场份额。

（4）多晶硅光伏项目、大型乙烯项目、大规模的核电站建设、大型风力发电场的建设、大型环境保护工程的开工建设和海水淡化工程的日益成熟，都将对换热器产业产生巨大的需求拉动。

因此，我国换热器行业在未来一段时期内将保持稳定增长。

需解决的主要技术难题

基于烧结型高通量换热管为核心元件的高效换热器是响应国家重点推广的低碳技术政策产品，但该换热器在实际应用中的设计和优化过程仍存在一些亟待解决的技术壁垒。比如烧结型高通量换热管内部流体流动状态复杂，尤其是不规则多孔造汽坑的沸腾传热机理研究尚不透彻，难以获取烧结型高通量换热管的真实换热性能；随着数值模拟技术的逐渐完善，大量强化传热研究采用 CFD 软件进行，但目前尚未见到采用CFD模拟对烧结型高通量换热管在不同雷诺数下的表面换热系数和管外沸腾传热流场进行研究的公开报道。

为了上述技术壁垒的攻关，西部宝德以自主研发的烧结型高通量换热管推广应用为契机，希望通过数值模拟技术获取烧结型高通量换热管换热性能参数优化换热器设计，推动高效换热器在大型化工项目中的升级改造应用。因此本次技术需求内容如下：

（1）烧结型高通量换热管仿真建模研究；

（2）烧结型高通量换热管管外沸腾传热机理研究；

（3）基于数值模拟软件获取的实际壳程流动、传热数据与Aspen Plus的EDR模型或HTRI软件的计算结果建立关联与对比；

（4）某种体系下（丙烷和水），烧结型高通量换热管孔隙率、孔径、膜层厚度等对传热性能的影响研究；

（5）多种典型体系对烧结型高通量换热管关键参数的匹配研究。

期望实现的主要技术目标

本技术需求若成功解决，预计实现换热面积减少15~25%，总传热系数提高80~90%，相应的公用工程消耗也大幅降低，节能效果显著。按公司换热产品推广应用情况，预计可实现新增年销售额800万元，新增年利润160万元，新增年缴税额30万元。

需求解析

解析单位：“科创中国”综合能源应用科技服务团（中国制冷学会） 解析时间：2025-03-14

张雯

中国制冷学会

副主任

综合评价

需求描述清晰，背景介绍详实，问题难点突出，项目具有一定的应用价值。

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处理进度