高效散热管的研究和产业化
一、项目概要
由于工业生产的日益发展,能源问题不容忽视,如何节约能源;提高极为广泛的各类传热器的核心元件的传热效率,已引起铜加工行业和制冷业普遍关注,而采用性能优良的传热元件来达到强化传热和节能的目的更是成为人们的研究重点。众所周知,高效散热管带有叶片、凸筋、螺纹或其它的花纹等特殊的管形结构,能有效地切割流经管外的流体的层流边界层,同时又扩展了管内外传热面积,起到显著的强化传热效果;能达到高效、省材与节能之功效;能有效地降低设备或元件的温度,并使之维持长时间的正常工作。因为高效散热管具有这些功能,能满足实际生产中的节能高效的需要,所以具有广阔的研究开发发展空间。
高效散热管包括:内螺纹管、外翅片管(低翅片管、中翅片管、高翅片管)、外花纹管、外波纹管及内螺纹外翅片管、外花纹、外波纹管和内铝外铜、内铜外铝复合管等。适用于家用空调、中央空调、水冷空调、制冷机组的冷凝器和散热器、气体冷却/加热器、以及油冷却/加热器,冷冻机组、压缩机组等制冷行业,与传统的用光面管组装的换热器相比,换热效果可提高1.5~2.5倍,可节省材料20%~50%。因此得到了铜管生产厂家和使用厂家的高度重视,研究管形结构和开发高效管系列产品成为热门研究课题。
二、项目的意义和产品的市场前景
热量的交换在动力、核能、制冷、化工、石油乃至航空、火箭和航天等工业中是常见的。在这些换热设备中广泛存在着各种传热问题。以动力工业中的火力发电厂为例,蒸汽锅炉本身就是一个大型复杂的热交换热器。燃料在炉膛中燃烧生成的热量,需要应用多种传热方式:在电厂的热力系统中还装有各式给水加热器、蒸汽凝结器、燃油加热器等,这些设备中也都存在各种各样的传热问题。
在核电厂中,核燃料在反应堆中由于核裂变产生的大量热量先传给冷却剂,冷却剂在蒸汽发生器中将热量传给水,使水汽化成蒸汽来转动汽轮发电机发电。在制冷工业中,以氨或其它物质为制冷剂的蒸汽压缩制冷装置中,以及其它诸如蒸汽喷射式和吸收式制装置中,都存在凝结器和蒸发器等热交换器。在航空、火箭以及航天工业中,发动机及辅助动力装置在运行时析出的热量必须及时传出。此外,飞行器本身的机舱、仪器设备和结构部件也需要冷却。作为冷却剂的燃料油、制冷液或水等都是通过换热器吸收各种系统中的热量的。在这些换热设备中都存在各类传热过程,因而也都存在传热问题。
热交换器(即高效散热管)在上述各种工业中,不仅是保证工程设备正常运转的不可缺少的部件,而且在金属消耗、动力消耗和投资等方面整个工程中占有重要份额。据统计,在热电厂中,如果将锅炉也作为换热设备,则换热器的投资约占整个电厂投资的70%左右。在一般石油化工企业中,换热器的投资占全部投资的40-50%白;在现代石油化工企业中约占30-40%。在制冷机中蒸发器的质量要占制冷机总质量的30-40%;其动力消耗约占总值的20-30%。
由此可见,高效散热管的合理设计和改进对于节省资金、能源、金属和空间而言是十分重要的。不仅是现代工业发展过程中必须解决的课题,同时也是开发新能源和开展节能工作的紧迫任务。因而研究和开发强化传热技术对于发展国民经济的意义是十分重要的,也有广阔的市场前景。
三、国内外相关技术发展概况
为了提高高效散热管的散热性能,一方面要提高单位体积的传热面积;另一方面要提高综合传热系数,即进行强化传热。所谓强化传热技术就是使热交换器在单位时间内单位传热面积传递的热量尽可能多。为此,长期以来,国内外就此进行了大量的研究。
如冶金部钢铁研究总院与有关单位合作,开发了房间空调热交换器用内螺旋翅片管的生产技术与设备;上海机械学院进行了内螺旋翅片管外加波形片热交换器冷凝工况的传热性能实验研究;华南理工大学金属切削实验室正在进行的内螺旋管应用于电喷射加热器的研究;上海溶剂厂甲醛蒸汽余热锅炉急冷塔中采用了螺旋管,使总传热系数提高60%,相同压降条件下,传热面积减小了30%;益阳炼油厂、茂名炼油厂等单位采用花纹管换热器,总传热系数较光面管提高了85%,同等传热量,可节省46%的传热面积;缩放管换热器在大庆石化、金陵石化等一单位投入使用,以益阳氮肥厂变换锅炉软水加热器为例,采用缩放管后,换热面积减少了69%;波纹管换热器在国内也有较广泛的应用;北京化工设计院和大连理工大学分别制造出烧结型和腐蚀型粗糙表面多孔管,用于强化沸腾传热,均取得了较好的效果。
目前,国内外对翅片管换热器的研究,除了对换热管所采用的翅片进行研究外,主要集中在两个方面:一是换热器的结构参数(如翅片管间距、管排数等)对换热器的换热和流动性能的影响,二是翅片效率的计算方法。 Fethi Halici、 Tuztas Metin等人对平直翅片管换热器的管排数对传热,传质和流动性能的影响进行了试验研究。在相同的试验条件下,对四台不同管排数(管排数从1到4)的换热器分别进行了加热和冷却试验。通过试验得到了加热情况下翅片侧为干表面和冷却情况下翅片侧为湿表面情况下的翅片侧的换热系数和阻力随雷诺数的变化的曲线。Wang Chi-Chuan、 Chi Kuan-Yu也对平直翅片管换热器翅片侧的换热和流动性能进行了试验研究。并确定了管排数和管径对换热器换热和流动性能的影响。 Yan Wei-Mon、 Sheen Pay-Jen等人对平直翅片管换热器,波纹翅片管换热器和百叶窗翅片管换热器的换热和流动性能分别进行了试验研究,并得出了各种型式的翅片管换热器的f-Re, j-Re的关系曲线。
四、已有的技术基础
我们从一九八九年开始开发内螺纹管,时经十几年,陆续开发出内螺纹管、外翅片管(低翅片管、中翅片管、高翅片管)、外花纹管、外波纹管及内螺纹外翅片管、外花纹、外波纹管和内铝外铜、内铜外铝复合管等近二十种产品,许多产品生产技术已经转让到辽宁、武汉、江苏、浙江、江西、广东等加工企业,取得了良好的经济效果。细花纹铜管生产技术在国内处于领先地位,在此基础上,今后继续努力研究,开发出更多更有效的高效管产品,争取成为国内高效管研究和生产中心。
五、主要研制开发或建设内容和考核目标
集中技术力量针对高效散热管系列产品进行开发和研究,进一步对高效散热管的结构和成形理论进行深入的研究,并对其生产设备、生产工艺进行优化设计,开发出适用于用户所需求的换热效果良好的产品。
2005年争取在现有基础上,加大设备和技术投入,完善现有工艺,争取更多用户,努力把生产线扩大到年产300吨的产量,2006年争取达到年产600吨,销售额达到2500万元,利税达到200万元。
六、技术经济初步分析
按达产年产600吨高效散热管计算,按目前电解铜价每吨3万元,加工费1.2~1.5万/吨,年销售额在2500万左右,利税200~250万。
七、项目资金估算、资金来源与落实情况
1)项目资金估算
(1)设备投资:外翅片管成形设备一台30万;内螺旋管成形设备一台15万;工模具修理和加工设备一套20万;精整及检测设备20万。
(2)研究、培训、技术费总15万
以上项目总投资共100万元。
2)资金来源
外商投资。
联系人:江西省机械工业设计研究院 工厂所 刘辉 电话:6350257 传真:6350373
加工组装建筑型材门窗生产合作项目简介
一、项目提出背景
建筑型材门窗(包括各类铝合金型材门窗,彩色镀层钢板门窗、PVC塑钢型材门窗)目前已在国内外的建筑领域中得到广泛的应用。近年来,随着江西中部崛起,建成现代制造业重要基地发展战略,加之京九铁路的贯通,南昌得天独厚的地理位置,极具良好的投资环境,国内外著名企业纷纷来赣投资发展,制造业的发展带动了南昌工业及民用建筑前所未有的大好局面。江西省机械工业设计研究院是以工业工程建设为主体的设计单位,长期承担全省机械、电子、轻工行业的工程建设和技术改造项目设计,完成了大批项目,积累了丰富的工业建设设计经验,形成了鲜明的工业建筑设计的技术优势和市场竞争力,近年仅在高新区内就完成了多个大型整体项目的规划,施工设计及工程总承包,完成了几十万平方米的钢构厂房设计工程,门窗面积也达数万平方米。
建筑型材门窗组装生产项目是一个低成本进入扩张性项目,生产企业成本低,利润空间大,市场竞争力强。江西省机械工业设计研究院是一个具有工程规划设计、工程总承包、工程监理、工程建设施工招标代理、装饰装潢、非标设计、新技术和新产品开发技术服务多项资质的综合单位。依靠我院的建筑工程项目市场,合作投资组建一个加工组装建筑型材门窗生产企业。其产品是有广阔的市场前途的。
二、产品技术及生产条件
铝合金门窗特别是高档彩色铝合金门窗仍是建筑用料主流,近年来开发的88系列及828系列推拉窗具有外表造型美观、气密性、水密性好、单位成本低,施工简单的优点,一般在工业园区建设,学校公寓、住宅、写字楼广泛使用,具有广泛的高档装饰化效果。
彩板门窗是由彩色钢板轧制成型的型材组装而成,它与铝合金门窗相比,具有强度高、刚性好、水密性、气密性好,隔音性能好,耐腐蚀,色彩鲜艳等优点。
PVC塑钢门窗则是一种节能性型材产品,具有隔音效果好,厚重感强,密封性好,噪音小等优点的门窗产品。
由于建筑市场的多样性,组建的企业应同时具有上述三种建筑型材门窗生产能力才能在市场竞争中的游刃有余,我院在技术开发研究中,对上述三种型材的结构配置都有较深的掌握,并具有自己的专利型材产品。
建筑型材门窗加工组装工艺设备简单,一般有双头锯、三单元锯、锣榫机、撞角机、液压组装平台、多工位组合钻床、冲床,组合模具等。投资一个年产5万m2门窗企业,设备投资约50万元,厂房面积1500m2,年产值1000多万元。
三、项目运作模式
建筑型材门窗组装加工生产,企业进入成本低、市场竞争激烈,必须形成一定的规模生产。而作为建筑型材门窗生产较早开发的广东,由于受土地资源紧缺,地价过高,建设成本、劳动力成本偏高以及市场饱和诸多因素影响,使企业难以实现规模的扩张或造成扩张成本太高。而南昌市在政府各项政策扶持下,投资环境良好,依靠江西省机械工业设计研究院的工程市场环境,合作办企业,该项目前景是很明朗的。我们丞待广东有识之士,看好本项目,投资加盟本项目中,也丞待广东的本行业企业家考虑整厂搬迁北上,以设备投入型式,股份合作组建我们的新企业,寻求新的发展机遇。
江西省机械工业设计研究院
地址:南昌市省政府大院南一路3号三楼
邮编:330046
电话:(0791)6350257
传真:(0791)6350413
燃 气 安 全 阀
一、适用范围
本阀产品适用于压力14.7kPa(1500mmH2O)以下的天燃气(1)或液化石油气(2)为燃料主要用于一般家庭低压配管用的燃气阀(3)。注(1):所谓天然气系指CNS3719所规定的燃气。(2):所谓液化石油气系指CNS12951所规定的燃气。(3):所谓燃气阀系由本体、栓塞等组件所构成,由栓塞(圆柱形、球状、板状等)与本体之间作滑动而作燃气通路开关作用的机件,亦包含为配管延长而附有接头部构造者。
二、产品构造:
(一)工作原理:
燃气管路于输入流量与输出流量达平衡时,并无压力差产生,能使燃气器具正常使用;当输出端任何原因而瞬间扩大流量,会造成压力差,当压力差大于球体质量,致使球体顺向位移时,据球体动能(1/2mv2),强迫堵塞于所设计的堵塞口(安全装置),致使燃气截流切断燃气通道。然调整球体的位差,而令球体动能变化,此为微调式切断点设计的原理。再者切断装置双金属设计(一般产品为塑料设计),以金属耐温特性争取救灾时间,此为本产品优于传统产品的特性。
(二)橡胶管用燃气阀:
用在燃气器具附近,在燃气出口接燃气用橡胶管或燃气用加强型橡胶管或连接组件(金属接头、快速接头等),以直接装接方式装上的燃气阀。
(三)露出型:露出墙壁外面装设者
(四)出口侧之开关仅装接橡胶管嘴:橡胶管能连接装接构造,标称内径9.5mm橡胶管。
(五)单口燃气口:出口侧口数为单只。
(六)燃气入口侧标称:1/2PS
(七)儿童安全锁:旋柄打开燃气时,须压下按压逆时钟旋转,防止儿童误开。
三、产品简述:
(一)燃气截流器及本产品开发:
燃气管路传统均只配置蝴蝶开关,不具安全装置。近年来,煤气灾害频传,日本市场上率先开发出具安全装置的燃气截流器,但此截流器(浮球式、弹簧式)均系针对燃气压力固定(约200mmH2O)的情形下而设定固定遮断点。因此本产品针对此项缺点,而精心研发出微调式可动遮断点之功能设计,可因家庭个别使用情形调整设定最佳的遮断点,是最妥善、最安全的产品。
(二)本产品的优点:1、具微调功能,可依家庭燃气器具实际需要,调整设定最佳的遮断点。2、可适用于任何家庭燃气器具。3、燃气软管脱落时,即瞬间自动切断燃气。4、燃气软管破损或遭鼠虫咬破,泄出燃气流量超出截流器本身所设定遮断点,即瞬间切断瓦斯。5、燃气软件着火烧毁,流量超过设定的遮断点,自动切断燃气避免二次灾害。
(三)本产品与其他产品比较:1、市场上销售的传统(浮球式、弹簧式)皆为固定遮断点,易受管路燃气压力高低而影响其遮断率及安全性能。本产品(浮球可微调式)具有微调装置,可调整遮断点至最灵敏,在燃气使用安全性能上相对提高。2、遮断点可自由调整,适用于任何流量器具。截流器几种规格单纯化,增加使用安全性及适用性。3、耐高温浮球式燃气截流开关,系双金属钢式截流设计(不锈钢与铜面接触),火灾高温时具有持久性(不易熔毁)的截流功能。而传统式燃气截流器开关系软式截流设计(橡胶、塑料、尼龙材质),火灾高温时易熔毁碳化失效。
四、燃气安全阀于实际家庭生活上的应用:灶具最大耗气量 0.5m3/h,热水器最大耗气量1.4m3/h。(一)于灶具单元之使用,切断点设定于0.8 m3/h(二)于热水器单元之使用,切断点设定于2.0 m3/h(三)于灶具、热水器双元之使用,切断点设定于2.3 m3/h(四)燃气安全阀类同于电器产品的过载保护装置,对于燃气安全提供机械式(无需电源)的立即断路功能,避免家庭燃气灾害。(五)如再配合产品责任保险制度的推行,对于煤气公司的责任压力降低颇有帮助。
五、该项目投资和效益
该项目需资金100万元 如:年产10万只,每只利润20元,年利润200万元。
水泥道路膨胀器
一、项目提出背景
国家的发展、城市的繁荣离不开交通。公道建设已经成市我国国民经济发展的重要环节。然而公路于建成后存在大量的保养维护工作,其原因是由于道路混凝土路面受热胀冷缩的影响,引起混凝土路面产生裂缝,而且每年都会重复出现,至使路面损坏。路面经常需要维修,影响到正常的交通秩序,提高了道路的保养费用。
我院多年研发的水泥道路膨胀器,主要用于水泥道路,公路及桥梁,它可以有效地消除水泥路面因受热而产生的膨胀裂缝现象。
二、产品技术及生产条件
水泥膨胀器的材料是灰铸铁,其特点是坚固、耐用、易安装、稳定性好、收缩自如,道路每隔150米安装一套膨胀器,20年内不会有膨胀裂缝出现,从而减少每年因裂缝而需要的维修费用,改善城市交通环境。
产品采用铸造方法即可制造,只要具备铸造能力就可以生产,而无需要复杂的机械加工。产品分三大件:1支座、2支座与底座,长为3米(可按道路宽度决定)。
安装方法:1、将底座放于接缝底部,支座1、2置于底座上.2、将带螺母的钢筋插入1、2支端面用螺母固定。3、浇注水泥:底座不能与接缝两边绕成一体,绕注支座1、2两端钢筋,支座1、2与接缝两边的路面成一体。4、支座1、2在路面受膨胀后可在底座上自电移动。
三、项目投资
本项目工装设备简单,只需要铸造熔炼设备与砂处理及造型设备,投产一个年产3000吨的铸造厂,设备约120万元,厂房面积2000m2,年产值1500多万元。
四、项目运作模式
水泥道路膨胀器是一个新型的项目,具有广扩的前景,目前还没有激烈的竞争市场,其成本低、效益好,很值得开发,我院在南昌市政府和江西省机械工业行业办公室的支持下,投资环境良好,并依靠江西省机械工业设计研究院的合作办企业,其前景是明朗的,我们丞待有识之士看好本项目,投资加盟项目中,也丞待有之士投资南昌,股份合作组建我们的新企业,寻求新的发展机遇。
江西省机械工业设计研究院 刘 辉
地址:南昌市省政府大院南一路3号三楼
邮编:330046
电话:(0791)6350257
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