项目编号	A05-2023-J041
项目名称	新型高效相变换热器关键技术研究及产业化
候选单位	中国特种设备检测研究院 西安交通大学 北京广厦环能科技股份有限公司 中国石化工程建设有限公司
候选人	朱国栋 白博峰 韩军 屈英琳 刘莉 聂毅强 高莉萍 宋利滨 王飞
项目简介	我国已进入高质量发展阶段，用能设备节能增效是全面实现碳达峰碳中和最具挑战性的任务之一，也是当前国家重点推广的低碳技术的前沿热点。我国《2030年前碳达峰行动方案》将换热器列为能效提升的重要发展方向。突破新型高效相变换热器关键基础模型缺失及制造工艺瓶颈，高效的解决安全、高效等传热需求，攻关关键传热理论、安全设计、智能制造工艺及装备等跨学科瓶颈难题，实现重大领域应用，开展了相变传热理论、结构设计、高效换热元件系统研究，实现了关键设备产业化及应用，主要创新点如下： （1）提出若干高精度的气液螺旋流形成、衰减、液滴夹带率预测模型，构建了一种气液两相螺旋流流型转变流动传热理论，解决了换热器内气液两相流流型高效调控的理论难题。创新了适用于不同强度螺旋涡流流型转变的预测方法，率先实现在螺旋折流板、纵槽高效管工艺设计与优化的产业化应用，技术领先国际同行。 （2）率先提出了满足工程需求的高精度非对称结构力学解析模型，解决了换热器结构高传热、低热损伤的安全设计要求，建立了管束整体失稳控制技术准则，创新了单管程浮头带膨胀节、直截面外导流筒等高效换热器的设计方法，避免管式传热元件失稳失效，为大型、高温差、高流量、高通量换热器整体高效设计、轻量化设计提供了关键安全保障。 （3）提出了多孔表面管内沸腾传热模型，开发了传热计算软件；突破了多孔表面金属粉末环保配方、低温烧结等工艺技术瓶颈，实现孔隙高质量连通，解决了高温烧结对基材的热损伤的国际公认难题，形成了具有自主知识产权的微观孔隙高通量传热元件制造关键技术，传热效率提高3~8倍，成为美国SD工艺专利商指定产品，打破长期国际垄断。 本项目的新型高效相变传热成套技术研究，解决了多项高效传热关键基础理论等科学问题与高效传热工程应用技术，并实现产业化应用，成果实现乙二醇装置、煤制乙二醇装置、碳酸二甲酯装置的国内首次应用。成果较传统技术，节约材料消耗15%~46%，能效提高3~8倍，对于推动我国双碳目标实现具有重大意义。成果已广泛应用在我国石油化工、现代煤化工、新材料、新能源、数据中心城市管道等重大工程项目中，近三年产生超12亿的直接经济效益。 项目获得 35 项授权专利、4件软件著作权，形成国家标准1项，行业标准1项。院士专家认为“项目总体技术达到国际先进水平，其中气液两相流动传热液滴夹带率预测模型、非对称结构力学模型及解析方法、多孔表面高通量低温烧结制造工艺处于国际领先水平。”
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