日本淀川化成公司生产的YST-800系列的PFA列管； 法国Ecopol公司开发的塑料套管气-气换热器； Powell Duffryn公司的节流器气液换热器，水侧温度 限制达65℃，压力可超过0.15MPa，利用纤维增强的 聚砜环氧树脂制造。
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研究进展(3)
我国自七十年代开始研究塑料换热器,近几年才逐步 开始推广应用。1982年株洲塑料厂和株洲化工厂共 同试制成功40平方米FS-46聚全氟乙丙烯换热器。
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研究进展(3)
图2.2 历年我国塑料换热器专利申请情况
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存在问题
污水水质复杂； 低热导率；
塑料材料导热系数只有常用金属材料的的 10-2-10-4级 换热器结构形式设计； 塑料换热器的制造工艺及造价；
工装简单，操作容易和工艺流程短等优点，但劳动生 产率低，工艺操作难以机械化、管板材料消耗多，设计方 案优化不够。
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塑料换热器结构设计
1.热泵系统形式选择
（a）
（b）
图4.1 污水源热泵系统形式
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塑料换热器结构设计
2.换热器材质选择；
表4.2 各种塑料管材的性能比较
项目 密度（kg/m3） 导热系数（w/m•k） 热膨胀系数（mm/m•k） 工作温度范围（℃） 壁厚（达到同能要求）
240
冷流体 进口 温度 ℃
3
27
冷流体 出口 温度 ℃
8
32
工况 热流体
进口 温度
℃
13
37
热流体 出口 温度 ℃
8
32
工质
体积浓度 10%的乙 二醇溶液
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塑料换热器结构设计
5.换热盘管的设计计算；
1.盘管内热流量的计算
（1）由盘管式塑料换热器传热系数计算公式：
式中：
Q=Gsc （tw1-tw2）
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研究背景及意义
污水源热泵是为以污水为低温热源的热泵装置。 a 污水排放量大，来源广——目前我国污水排放量已 达到560-600亿立方米每年。 b 污水冬暖夏凉，水温适宜。 c 受气温影响较小,是水源热泵低温热源的极佳选择。
污水水质复杂，易堵塞、易结垢、强酸性。 金属材料换热器，易与酸反应，溶解质、胶体易粘 附堵塞，化学反应易结垢，成本高。
HDPE管 0.94 0.44 0.14
-40~60 较薄
----
0.4
塑料换热器结构设计
3.换热器布置方式选择；
图4.2 蛇形盘管
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塑料换热器结构设计
4.换热器基本设计参数确定；
表4.3 换热器设计工况参数
污水温度 换热量 季节
℃
kW
冬季 8-13
200
夏季 27-32
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概要 1、研究背景及意义 2、研究进展及存在问题 3、本文的主要内容 4、塑料换热器结构设计 5、塑料换热器性能计算与分析 6、结论
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塑料换热器结构设计
1.热泵系统形式选择； 2.换热器材质选择； 3.换热器布置方式选择； 4.换热器基本设计参数确定； 5.换热盘管的设计计算； 6.塑料换热器结构形式计算。
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概要 1、研究背景及意义 2、研究进展及存在问题 3、本文的主要内容 4、塑料换热器结构设计 5、塑料换热器性能计算与分析 6、结论
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本文的主要内容
1.研究目前塑料换热器研究情况及存在问题； 2.分析各参数，包括污水流速、换热器管径、壁厚等，对塑 料换热器换热效果的影响； 3.根据给定工况，设计塑料换热器的结构，对换热器进行传 热计算； 4.基于各参数对塑料换热器传热性能的影响，进一步优化设 计方案。
世界各国都在积极开发可再生新能源，如太阳能、 风能、海洋能（包括潮汐能和波浪能）。或者发掘 新的化石能源，如海底可燃冰(水合天然气)。同时寻 找石油的替代品，当下已被利用的有氢气、甲醇等 （作为汽油、柴油的替代品）。
其中，利用低品位清洁能源(空气、土壤、太阳能、 污水、工业废热等)来代替高品位能源(煤、石油、电 能)以缓解传统能源的消耗速度已成为能源发展过度 的关键。热泵系统便是一种有效利用低品位能源的 方法。
PE-X管 0.95 0.40 0.15
-40~95 较薄
PE-RT管 1.30 0.45 0.026
-40~90 较薄
PP-R管 0.909 0.24 3.5
4.4
7.3
(95℃，1000h)
价格（相对值）
1.0
1.5
1.2
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戴传山、李彪、王秋香等人在2011年的研究数据中 显示，从200年到2011年期间，国际上关于塑料换热 器的专利申请就近7000项，中国申请数量不到200项， 不足3%。各大国塑料换热器专利申请情况见图表2。
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研究进展(3)
图2.1 2005年至2011年各国塑料换热器专利申请比例
Q——通过盘管换热器被加热乙二醇溶液的换热量，W；
——盘管中乙二醇溶液的质量流量，kg/s；
c——管内溶液比热，KJ/（K•kg）；
——流出盘管的乙二醇溶液的温度，K；
——流入盘管的乙二醇溶液的温度，K。
（
2）单根盘管内乙二醇溶液的体积流量可按下式计算：
Vs=Gs/n/ ρ
式中：
——单盘管内乙二醇溶液的体积流量，/s； ρ——乙二醇溶液的密度，kg/；
应用于污水换热的塑料换热器 传热性能分析
答辩人：指导教师： 汤珂 副教授 2021-06-8
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概要 1、研究背景及意义 2、研究进展及存在问题 3、本文的主要内容 4、塑料换热器结构设计 5、塑料换热器性能计算与分析 6、结论
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研究背景及意义
传统能源消耗过快，能源利用率低。
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研究背景及意义
塑料换热器！
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概要 1、研究背景及意义 2、研究进展及存在问题 3、本文的主要内容 4、塑料换热器结构设计 5、塑料换热器性能计算与分析 6、结论
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研究进展(1)
1965年5月,美国杜邦公司首次在工业生产中使用聚 四氟乙烯塑料换热器。