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自制换热器诞生记
 
 
更新时间: 2017-03-20 18:09:15     来源: 中国绿色时报(2017-03-15)
 
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梅玉春教授在胶合板干燥生产车间调试设备

    在南京林业大学逸夫科技实验楼热能工程及节能技术实验室里,静静地卧着一台装置,它的名字叫“可旋转式热管换热器”实验台。凭借它,南林大材料学院刘翔老师团队荣获了第四届“全国高等学校自制实验教学仪器设备竞赛”三等奖,实现了南林大在该奖项上零的突破。

    别小看这个“可旋转式热管换热器”实验台,它不但使团队科研工作如虎添翼,为企业节能减排,创造了良好的经济效益,还为教学工作提供了鲜活平台。

    致力低温余热回收

    据刘翔介绍,这项发明的创意最早起于生产需要。他说,余热回收、节能减排是工业生产中永恒的问题,不同时代、不同国籍的科学家都在为此绞尽脑汁。在目前的技术条件下,高于300摄氏度的高温余热回收效果好,效益显著,低于300摄氏度的低温废气余热回收成本高,利用率差。南林大能源与动力工程专业的一个重要课题就是研究低温余热回收。

    目前,我国大量的中小胶合板企业都采用蒸汽烘干单板,产生100多摄氏度的湿热空气,然后就直接向环境排放。这既浪费了热能,又增加了环境污染。为解决这一问题,南林大材料院能源与建筑环境系的孙军教授、刘翔博士申报了国家“十二五”科技支撑计划项目“胶合板干燥节能技术”。科技部于2012年批准了该项目。此后3年,材料院能动系的老师们集中力量攻克胶合板生产企业余热回收的科技难关,并最终取得了较好的成果。

    节能减排效果明显

    低温余热回收技术既为企业增效,又为环保效力。上市公司德华集团控股股份有限公司应用了“干燥尾气余热回收蒸汽梯级应用” 等节能技术之后,2013年-2015年,年度新增产值分别为50万元、120万元、300万元,新增利税分别为5万元、12万元、30万元,胶合板干燥单位产品能耗由原来的每立方米106千克标煤降低为82千克,节能率为23%左右,对于年产1万平方米的生产线,每年节能量可达244.7吨标煤,节能减排效果显著,年辐射带动效益1亿元以上。

    为了更客观地评价这个节能设备的效用,团队委托江苏省节能中心对设备工作情况进行检测。检测结果表明,设备的节能率达到10%以上。该项目在2015年通过了科技部和中国林科院组织的科技成果验收。

    德华公司的赞扬,权威部门的检测数据和科技部的鉴定,都极大地肯定了南林大这项创新性的研究。刘翔说:“科研的过程就是不断地解决问题,让设备实现预定的功能,我们的独创性在于对常规有了突破,做一些调整。做科研,就是要投入,梅玉春老师、徐德良老师在车间里和工人师傅们在生产线上记录、调试、改造,一次要坚守半个月,出力、流汗,他们都很乐意。”

刘翔

    提高学子实践能力

    虽然取得这么多成就,但刘翔认为,此次得奖的“可旋转式热管换热器”实验台,仍是试验田里的果子。从2012年开始,为了解决胶合板厂的低温余热回收问题,老师们潜心研究,有了可行的方案后,为了稳妥,选择先在实验室做个小装置,积累经验,再用于生产实践的分步措施。于是,“胶合板干燥节能技术”的迷你版——“可旋转式热管换热器”实验台,在南林大的实验室诞生了。

    相较于获奖,刘老师更在意的是“可旋转式热管换热器”实验台在教学中的作用。站到实验室的装置前,刘翔一改在办公室里的冷静与沉稳,兴致勃勃地讲解实验台的工作原理和教学效果。

    换热器工作时,冷热空气在风机带动下分别流经热管换热器的冷凝段和蒸发段发生热量交换。这个装置的不寻常在于,它对常规热管换热器的中隔板进行了改动,中隔板与换热器内壁采用柔性连接,可沿一定角度摆动,热管通过连杆与旋转手轮相连接。在实验装置中,将手轮旋转一定的角度,即可带动热管沿来风方向旋转0-45度,便于测量不同条件下的参数。

    此设备作为教学用具,在能源与动力工程专业实验、传热学实验、热工测量与仪表等学科教学中,与教材相结合,让学生通过对装置的构件分析,能够更直观地了解换热器的原理和工作方式,借助装置模拟生产条件,能精准地计算实际生产过程中应该达到的参数。

    在课堂教学中,刘翔也鼓励并指导学生进行创造性研发。激发学生把想法变成蓝图、把蓝图变成实物、对实物进行再研究,最终达到设计要求,解决生产中遇到的问题。

    期待发明专利为环保效力

    2015年12月,“可旋转式热管换热器”实验台被国家知识产权局授权获发明专利。

    刘翔不无自豪地说:“社会宣传要节约能源,我们的一台装置,节约的就是几百吨煤啊。尽管这两年能源价格下降,企业在节能减排方面的积极性差了些,但是,随着环保问题的日益尖锐,国家对节能减排的要求会越来越高,企业终究还是会重视的。一定会有更多的企业采用先进技术提高生产水平。”

    刘老师一再说,硕果来自团队的努力,也来自学校的支持。学校一直鼓励教师运用自制实验教学仪器设备解决教学中的重点、难点问题,促进教学方法和实验教学的改革与创新。学校每年开展自制实验仪器申报项目,重点支持教师自制仪器设备的设计与开发,激发了教师设计制作教学仪器设备和开发探究性实验的积极性与创造性,促进了教学与科研的融合。这个装置在学校获得一等奖后,由学校推荐参加教育部比赛,在全国500多件作品中脱颖而出。院领导在管理上、经费上给予了积极支持。团队老师南下浙江,到胶合板生产厂调研,北上哈尔滨,和机械生产厂接洽,学校都一直提供方便。

 
(作者: 沈惠 黄嘉雯 汤滟文)        (编辑: 刘霞)    
 
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