中低温工业烟气余热回收的相变储能换热器研究的开题报告.docx

中低温工业烟气余热回收的相变储能换热器研究的开题报告
一、研究背景
当今，工业生产与人们的生活息息相关，伴随着快速的经济发展和人口增长，能源需求也在不断增加。为了满足这一需求，不断地开发和利用各种能源成为一种必然趋势。而烟气余热是一种重要的能源资源，利用这一资源可以达到节能减排的目的。据统计，我国工业烟气余热的总资源量约占工业消耗能源的20%-50%。因此，如何高效地利用工业烟气余热，对实现能源的节约和减排非常重要。
中低温工业烟气与空气交换的既有技术包括传统的换热器和空气预热器等，这些技术主要是对烟气和空气进行传热，使空气变热，烟气变冷的过程。而相变储能换热器则是利用烟气余热蓄热，将烟气中的热量转化成融化储能单元内部的相变能，达到更加高效地回收烟气余热的目的。因此，相变储能换热器是中低温工业烟气余热回收的一种新型技术，也是现代节能减排技术的重要研究方向。
二、研究内容
本文以中低温工业烟气余热回收的相变储能换热器为研究对象，研究该技术在工业生产中的应用前景和优势，探究相变储能换热器的热传输机理，建立相应的理论模型和计算方法，分析不同参数对其换热效率的影响，并进行实验研究以验证模型的准确性。
1.相变储能换热器的应用前景和优势
相变储能换热器是一种利用相变储能原理进行热量储存和释放的高效节能换热技术。其具备以下优势：
（1）高效节能：相变化储能过程中，储能单元在相变温度范围内（相变温度Y1至Y2）内来完成储热作用，并在相变温度范围内释放吸热；因此，相比传统换热器，相变储能换热器所需要的蓄热器体积要小，也更加高效。
（2）智能控制：相变温度可以通过调整储存物料成分或压力等方法来改变，这就可以实现智能控制。另外，相变储能仅和蓄热量有关，也就是说，在储存物料成分不发生变化的情况下，相变温度不会发生改变。
（3）环保减排：相比传统换热器，相变储能换热器更加高效，可以更加充分地回收烟气余热，从而降低污染物排放量，符合现代环保减排的要求。
2.相变储能换热器的热传输机理
相变过程中，物料的相变吸收了（或释放了）一定的热量，而且相变时温度不变。因此，相变储能换热器的储存物料必须具备相变特性，如铁磁性材料、氢化物等。通过烟气通过换热器后，烟气与储存物料接触，将其余热传递给物料，使物料发生相变，从而实现烟气余热的高效回收。
3.理论模型和计算方法
建立能够精确描述相变储能换热器热传输过程的数学模型和计算方法是本研究的重要一步。在该模型中，需要考虑烟气的物理特性、储存物料的相变特性以及温度、气流速度、换热面积等参数对换热效率的影响。通过对模型的建立和计算方法的探究，可以实现对换热器性能的精确预测和优化设计。
4.实验研究
为了验证所建立的理论模型和计算方法的准确性以及分析实验条件对换热效率的影响，本研究将进行相应的实验研究。在该实验研究中，选取适当的储存物料，进行不同参数下的实验，并记录各项参数的变化和结果，以便对模型进行检验。
三、研究意义和预期结果
本研究旨在探究中低温工业烟气余热回收的相变储能换热器在工业生产中的应用前景和优势，研究其热传输机理，建立相应的理论模型和计算方法，并进行实验研究以验证模型的准确性。研究结果可以为工业生产中的能源节约和低碳环保提供一种新型途径，为我国的经济可持续发展做出贡献。
预期研究结果为：
（1）明确中低温工业烟气余热回收的相变储能换热器的适用范围和优势；
（2）揭示相变储能换热器的热传输机理，建立其热传输数学模型和计算方法；
（3）通过实验研究，验证理论模型的准确性，并探讨不同参数对换热效率的影响。