低品位餘熱利用技術的研究現狀、困境和新策略分析-國際節能環保網-行業資訊

能源是人類賴以生存和發展的重要基礎，也是經濟發展的原動力。但2008年(nian)金(jin)融(rong)危(wei)機(ji)為(wei)世(shi)界(jie)能(neng)源(yuan)市(shi)場(chang)帶(dai)來(lai)了(le)一(yi)場(chang)巨(ju)大(da)的(de)考(kao)驗(yan)，受(shou)其(qi)影(ying)響(xiang)，全(quan)球(qiu)一(yi)次(ci)能(neng)源(yuan)需(xu)求(qiu)增(zeng)速(su)放(fang)緩(huan)。現(xian)行(xing)能(neng)源(yuan)政(zheng)策(ce)受(shou)到(dao)了(le)嚴(yan)重(zhong)挑(tiao)戰(zhan)，如(ru)不(bu)加(jia)以(yi)改(gai)觀(guan)，到(dao)21世紀末全球氣溫可能上升6℃，為了實現全球溫度上升控製在2℃以內的目標，低碳能源革命時代必將悄然而至，廉價能源時代則將一去不複返。
隨著經濟高速增長，中國的能源消費量與日俱增，現已成為世界上僅次於美國的能源消費大國，其中工業能源消費量占總消費量的70%以上。中國政府於2008年哥本哈根會議前夕提出節能減排目標：到2020年，單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%，非化石能源消費占一次能源消費的比重達15%左右，森林麵積比2005年增加4000萬hm2，森林蓄積量比2005年增加13億㎡。中國是以煤炭為基本能源的國家，煤炭比重長期保持在65%以上，而非化石能源占一次能源消費的比重僅約8%，因此麵對環境汙染、資源和能源短缺等硬性約束，必須尋求新的能源發展道路，才有可能突破經濟增長的“瓶頸”。
目前，中國能源利用率僅為約30%，大量餘熱以各種形式被排放到大氣中，可再生能源在能源結構中所占比例不足8%。因此，回收利用餘熱在提高中國一次能源利用率方麵具有舉足輕重的作用。
目前，中國回收利用的餘熱主要來自高溫煙氣的顯熱和生產過程中排放的可燃氣，中低溫餘熱(即低品位餘熱)基本上還沒有回收。相對於煤、石油、tianranqidenggaopinweinengyuaneryan，dipinweiyurezaixiangtongdanweineibaohandenenglianghendi，liyongnanduda。dancongnengyuanliyongdegejulaikan，dipinweiyurejiangzuoweichannengheyongnengdeguanjianhuanjie，duijienengjianpaidezhanlveqidaozhongyaozuoyong。xianyoudedipinweiyuredehuishouliyongzhongpubiancaiyongshuilengjiezhi，shoudaoshuiziyuan、運輸、地域等多方麵的限製，一定程度上阻礙了餘熱的大規模應用。
2010年nian初chu，中zhong國guo南nan方fang多duo省sheng市shi及ji東dong南nan亞ya多duo個ge國guo家jia和he地di區qu遭zao受shou嚴yan重zhong旱han災zai，使shi這zhe一yi問wen題ti顯xian得de尤you為wei突tu出chu。因yin此ci，尋xun找zhao可ke重zhong複fu利li用yong的de新xin型xing無wu水shui高gao效xiao傳chuan熱re介jie質zhi是shi推tui進jin低di品pin位wei餘yu熱re利li用yong的de關guan鍵jian所suo在zai。本ben文wen在zai回hui顧gu國guo內nei外wai低di品pin位wei餘yu熱re利li用yong方fang麵mian的de研yan究jiu進jin展zhan並bing評ping述shu其qi所suo麵mian臨lin困kun境jing的de基ji礎chu上shang，提ti出chu並bing論lun述shu了le采cai用yong室shi溫wen金jin屬shu流liu體ti實shi現xian大da規gui模mo餘yu熱re利li用yong的de具ju有you一yi定ding普pu遍bian意yi義yi的de全quan新xin解jie決jue策ce略lve。
1.工業餘熱利用概況
工業餘熱主要指工礦企業熱能轉換設備及用能設備在生產過程中排放的廢熱、廢水、廢氣等低品位能源，利用餘熱回收技術將這些低品位能源加以回收利用，提供工業、生sheng活huo熱re水shui或huo者zhe為wei建jian築zhu供gong熱re，不bu僅jin可ke以yi減jian少shao工gong業ye企qi業ye的de汙wu染ran排pai放fang，還hai可ke以yi大da幅fu度du降jiang低di工gong業ye企qi業ye原yuan有you的de能neng源yuan消xiao耗hao。工gong業ye餘yu熱re資zi源yuan十shi分fen豐feng富fu且qie廣guang泛fan存cun在zai於yu各ge種zhong生sheng產chan過guo程cheng中zhong，特te別bie在zai煤mei炭tan、石油、鋼鐵、化工、建材、機械和輕工等行業更是如此，被視為繼煤、石油、天然氣、水力之後的第5大常規能源。在中國，各主要工業部門的餘熱資源率平均達7.3%，而餘熱資源回收率僅34.9%，回收潛力巨大。因此，充分利用餘熱資源是實現工業節能減排戰略目標的主要手段之一。
1.1石油行業
目前，中國油田采出水總量在幾億立方米以上，常規油田采出水溫度為38~43℃，稠油油田采出水溫度為60~65℃，蘊藏著大量的熱能資源。麵對餘熱回收利用的巨大潛力，許多油田進行了積極的探索，如大慶、liaohedengyoutianjiangrebenghuishoucaichushuiyurejishuyongyuzhanneishenghuocainuan，bingtiqucaichushuizhongdeyureyongyuyoushuifenlijiyuanyoushusongguochengdejiare，shoudaomingxiandejingjiheshehuixiaoyi。suizheyuanyoujiageshangzhangjinengliangyouhuayanjiudeshenru，lianyougongyezhongdiwenyuredehuishouliyongyeyuelaiyueshoudaozhongshi，zhengchengweilianchangjienengdezhongdianfangxiangzhiyi。
1.2鋼鐵行業
鋼鐵企業餘熱的主要來源有焦炭及燒結、轉爐、加熱爐的煙氣，采用餘熱鍋爐對這些煙氣進行冷卻，可以回收大量的蒸汽，這些蒸汽可用於發電、采暖等生產、生活領域。
1.3水泥行業
水泥窯存在大量的餘熱，窯尾一級預熱器排出的廢氣帶走的熱損失和窯頭冷卻機廢氣帶走的熱損失占總熱量的近50%。水(shui)泥(ni)窯(yao)的(de)餘(yu)熱(re)除(chu)了(le)工(gong)藝(yi)自(zi)身(shen)利(li)用(yong)外(wai)，還(hai)有(you)很(hen)大(da)一(yi)部(bu)分(fen)熱(re)量(liang)，一(yi)般(ban)將(jiang)其(qi)用(yong)於(yu)餘(yu)熱(re)發(fa)電(dian)，目(mu)前(qian)廣(guang)泛(fan)采(cai)用(yong)的(de)是(shi)純(chun)低(di)溫(wen)餘(yu)熱(re)發(fa)電(dian)技(ji)術(shu)。另(ling)外(wai)，將(jiang)餘(yu)熱(re)轉(zhuan)換(huan)後(hou)供(gong)給(gei)吸(xi)收(shou)式(shi)製(zhi)冷(leng)機(ji)，用(yong)於(yu)企(qi)業(ye)或(huo)居(ju)民(min)區(qu)的(de)中(zhong)央(yang)空(kong)調(tiao)，也(ye)是(shi)一(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)餘(yu)熱(re)利(li)用(yong)方(fang)式(shi)。
1.4其他行業
除以上各主要高能耗行業外，餘熱利用在汽車、船舶、造紙、紡織、釀酒、橡膠、冶金、鑄造、建材、玻璃窯、陶瓷窯、油脂生產、海水淨化、冷藏冷凍等行業和領域中也日漸得到重視，出現了許多與生產相結合的餘熱利用方法。
2最新研究進展和困境
2.1研究進展
2.1.1吸收式係統
溴(xiu)化(hua)鋰(li)吸(xi)收(shou)式(shi)熱(re)泵(beng)在(zai)工(gong)廠(chang)餘(yu)熱(re)回(hui)收(shou)中(zhong)的(de)應(ying)用(yong)已(yi)經(jing)越(yue)來(lai)越(yue)廣(guang)泛(fan)，它(ta)可(ke)以(yi)回(hui)收(shou)利(li)用(yong)工(gong)廠(chang)低(di)溫(wen)餘(yu)熱(re)熱(re)源(yuan)的(de)熱(re)量(liang)，將(jiang)低(di)品(pin)位(wei)熱(re)轉(zhuan)變(bian)為(wei)高(gao)品(pin)位(wei)熱(re)，廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)有(you)餘(yu)熱(re)資(zi)源(yuan)或(huo)有(you)低(di)溫(wen)熱(re)源(yuan)的(de)石(shi)油(you)、石化、製藥、釀造和鋼鐵等行業。另外，在煉油工業、天然氣和熱電冷三聯供係統中，可以配置吸收式係統實現對各種低溫餘熱的高效利用。
2.1.2吸附式係統
吸xi附fu式shi製zhi冷leng技ji術shu作zuo為wei一yi種zhong餘yu熱re利li用yong的de新xin技ji術shu，其qi研yan究jiu開kai發fa正zheng日ri益yi成cheng熟shu。它ta可ke以yi將jiang太tai陽yang能neng或huo餘yu熱re等deng低di品pin位wei熱re源yuan作zuo為wei驅qu動dong熱re源yuan，采cai用yong對dui環huan境jing友you好hao的de工gong質zhi對dui，設she備bei結jie構gou簡jian單dan，一yi次ci性xing投tou資zi少shao，運yun行xing費fei用yong低di，使shi用yong壽shou命ming長chang，無wu運yun動dong部bu件jian，無wu噪zao音yin，無wu環huan境jing汙wu染ran，特te別bie適shi用yong於yu有you大da量liang低di品pin位wei餘yu熱re排pai放fang的de工gong業ye過guo程cheng及ji有you頻pin繁fan震zhen動dong的de移yi動dong機ji械xie上shang。
2.1.3新型材料
針對冶金、玻璃、水泥、陶瓷等行業中高能耗的窯爐，回收煙氣餘熱的傳統做法是利用耐火材料的顯熱熔變化來儲熱，這種儲熱設備的體積大、儲熱效果不明顯。改用相變儲熱材料，是研究較為廣泛的一種方法，這樣儲熱設備體積可減小30%~50%，還可起到穩定運行的作用。目前正在研究的新型相變材料有潛熱型功能熱流體、納米複合相變儲能材料、定型相變蓄能材料和無機鹽/陶(tao)瓷(ci)基(ji)複(fu)合(he)相(xiang)變(bian)蓄(xu)能(neng)材(cai)料(liao)等(deng)。采(cai)用(yong)熱(re)電(dian)材(cai)料(liao)進(jin)行(xing)溫(wen)差(cha)發(fa)電(dian)，也(ye)是(shi)工(gong)業(ye)餘(yu)熱(re)的(de)一(yi)個(ge)應(ying)用(yong)領(ling)域(yu)，如(ru)利(li)用(yong)煉(lian)鋼(gang)高(gao)爐(lu)等(deng)工(gong)業(ye)廢(fei)熱(re)和(he)利(li)用(yong)汽(qi)車(che)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)餘(yu)熱(re)進(jin)行(xing)溫(wen)差(cha)發(fa)電(dian)。通(tong)過(guo)模(mo)型(xing)證(zheng)明(ming)了(le)采(cai)用(yong)熱(re)電(dian)材(cai)料(liao)將(jiang)餘(yu)熱(re)直(zhi)接(jie)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)熱(re)，理(li)論(lun)上(shang)可(ke)以(yi)到(dao)達(da)卡(ka)諾(nuo)循(xun)環(huan)效(xiao)率(lv)的(de)40%。另外，金屬氫化物在空調、供熱方麵的應用也逐漸引起人們的重視。
2.1.4熱管技術
熱管是一種由管殼和工質組成的高效導熱元件，以相變(蒸發與凝結)換熱作為傳熱的主要方式，具有傳熱能力大、溫度控製能力強、傳熱效率高等特點。現在熱管換熱器已在電力、冶金、石化、玻陶、電子、qinggongdengxingyedeyurehuishoulingyuhuodeleguangfandeyingyong。zaigangtieqiyezhong，youbieyuyiwangyanqitongguogezhonghuanreqiheyureguoluzhuanhuaweizhengqihuozhereshuijinxingreliyongdefangshi，reguanfeirefashengqinenggouzhijieliyongyanqiyure。
2.1.5熱聲技術
熱(re)聲(sheng)熱(re)機(ji)是(shi)通(tong)過(guo)熱(re)聲(sheng)效(xiao)應(ying)實(shi)現(xian)熱(re)能(neng)與(yu)聲(sheng)能(neng)的(de)相(xiang)互(hu)轉(zhuan)化(hua)的(de)裝(zhuang)置(zhi)。從(cong)聲(sheng)學(xue)角(jiao)度(du)來(lai)說(shuo)，熱(re)聲(sheng)效(xiao)應(ying)是(shi)由(you)於(yu)處(chu)於(yu)聲(sheng)場(chang)中(zhong)的(de)固(gu)體(ti)介(jie)質(zhi)與(yu)振(zhen)蕩(dang)的(de)流(liu)體(ti)之(zhi)間(jian)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)，使(shi)得(de)距(ju)固(gu)體(ti)壁(bi)麵(mian)一(yi)定(ding)範(fan)圍(wei)內(nei)沿(yan)著(zhe)(或逆著)聲傳播方向產生一個時均熱流，並在這個區域內產生或者吸收聲功的現象。熱聲熱機可利用低品位熱源，將難以利用的餘熱(如鋁電解槽中槽殼側部溫度為300℃的餘熱)轉化成便於利用的電能，這也是它應用到工業中的立足點。
2.2困境和展望
jinguanzhongduoxianjindejishuzaiyidingchengdushangtuidongleyureliyongdefazhan，dangezidequexianyezaiyidingchengdushangzhiyueleyureliyongjishudejinyibutuiguangyingyong。zaixiuhualixishoushizhilengxitongzhong，xiuhualiduijinshucailiaoyoufushixing，qiehuichuxianjiejingdaozhihuanrexingnengxiajiangshenzhihuanreqiwufazhengchangyunxing；與吸收式製冷係統相比，吸附式製冷係統不存在結晶問題，但需要采用風冷、水冷方式進行冷卻，受到風能和水能的製約；各種新型材料在蓄能、熱轉換方麵表現出優良的特性，但是如果不采取合理的散熱，很難達到理想的蓄能和發電水平；熱管製作工藝，如芯體材料的製備、工質封裝等相當複雜，對安裝、維護、工作溫度等有特殊要求，這使其應用受到很大限製；liyongreshengjishujinxingyurezhuanhuadeguochengzhong，xuyaoxianjiangreyuandereliangtongguohuanreqichuandaoreshengjiezhi，erchangguideshuilenghuanreqizaiyunxingheweihufangmiancunzaiyidingdebubian。
中zhong國guo工gong業ye餘yu熱re回hui收shou利li用yong水shui平ping雖sui已yi有you較jiao大da提ti高gao，但dan這zhe些xie餘yu熱re利li用yong技ji術shu麵mian臨lin的de障zhang礙ai，很hen大da程cheng度du上shang限xian製zhi了le中zhong國guo工gong業ye餘yu熱re利li用yong的de規gui模mo，致zhi使shi中zhong國guo工gong業ye餘yu熱re回hui收shou利li用yong水shui平ping與yu國guo際ji先xian進jin水shui平ping仍reng存cun在zai較jiao大da差cha距ju。為wei突tu破po這zhe一yi困kun境jing，除chu進jin一yi步bu對dui相xiang關guan技ji術shu進jin行xing深shen入ru研yan究jiu，攻gong克ke材cai料liao性xing能neng、封裝工藝等技術難關之外，對換熱設備及換熱工質進行改進，也是今後較長時期的一個重要發展方向。
3液態金屬工業餘熱利用技術——一個全新的領域
3.1液(ye)態(tai)金(jin)屬(shu)餘(yu)熱(re)利(li)用(yong)換(huan)熱(re)器(qi)技(ji)術(shu)的(de)提(ti)出(chu)和(he)特(te)點(dian)在(zai)至(zhi)今(jin)所(suo)發(fa)展(zhan)的(de)各(ge)種(zhong)餘(yu)熱(re)利(li)用(yong)方(fang)法(fa)中(zhong)，基(ji)本(ben)上(shang)都(dou)是(shi)以(yi)水(shui)作(zuo)為(wei)冷(leng)卻(que)工(gong)質(zhi)。但(dan)是(shi)能(neng)被(bei)人(ren)們(men)生(sheng)產(chan)和(he)生(sheng)活(huo)利(li)用(yong)的(de)水(shui)資(zi)源(yuan)不(bu)僅(jin)短(duan)缺(que)而(er)且(qie)地(di)區(qu)分(fen)布(bu)極(ji)不(bu)平(ping)衡(heng)，年(nian)際(ji)差(cha)別(bie)很(hen)大(da)，再(zai)加(jia)上(shang)汙(wu)染(ran)嚴(yan)重(zhong)，造(zao)成(cheng)水(shui)資(zi)源(yuan)嚴(yan)重(zhong)不(bu)足(zu)。中(zhong)國(guo)為(wei)此(ci)啟(qi)動(dong)了(le)“引黃工程”、“南水北調”等水資源利用項目，但是對於這些項目未能惠澤的眾多地區，尤其是交通不便的偏遠地區，水源緊缺、運輸困難成為製約其餘熱利用技術發展的關鍵問題。因此，發展非水冷卻工質的換熱器成為推廣餘熱利用技術、cujinjingjifazhandezhongyaoketi。liujingdengshoucijiangdirongdianjinshujiqihejinliutiyinrudaojisuanjixinpianreguanlilingyu，congerkaiqilezhizaijiejuegaoduanxinpianrezhangdeyetaijinshusanrefangfa。bizheshiyanshiqianqikaizhandeyixilieyanjiu，jieshileshiwenjinshuliutihuanreqigaoxiaodechuanretexinghedigonghaoqudongyoushi。shijishang，zhezhongxianjindechuanrefangshi，bujinxianyuyigaoreliumiduxinpianzhechengdeIT行業，在工業及生活領域隨處可見的大量低熱流密度、低品位熱能傳遞及應用上，也可以發揮關鍵作用。
這主要源於液態金屬散熱技術所體現出來的一係列獨特價值。歸納起來，液態金屬傳熱方式具有如下特點及優勢。
1)適用於換熱器的室溫金屬流體工質工作溫區廣，比如最典型者镓基合金的最低熔點可達-19℃，最高沸點則高達2400℃，這使其可用於發展傳熱性能穩定的單相換熱器，從而廣泛適用於大量室溫區的工業餘熱利用領域。
2)具有遠高於單相水的對流換熱係數，這種高效的換熱能力有助於發展體積緊湊的換熱器。
3)可采用電磁泵驅動，無任何機械運動部件，由此發展的換熱器運行穩定可靠且無噪音。
4)作為金屬介質，液態金屬傳熱流體可采用電磁泵驅動，因此換熱器運行無機械損耗，效率高，功耗低，節能效果明顯。
5)典型的金屬流體如镓基合金流體性質穩定，常溫下不與空氣或水反應，無毒性，且飽和蒸汽壓低，不易蒸發；表麵張力大，不易泄漏。
6)金(jin)屬(shu)流(liu)體(ti)成(cheng)本(ben)雖(sui)高(gao)，但(dan)容(rong)易(yi)回(hui)收(shou)，在(zai)高(gao)回(hui)收(shou)率(lv)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)液(ye)體(ti)成(cheng)本(ben)極(ji)低(di)，而(er)且(qie)金(jin)屬(shu)流(liu)體(ti)換(huan)熱(re)器(qi)維(wei)護(hu)方(fang)便(bian)，不(bu)涉(she)及(ji)水(shui)處(chu)理(li)及(ji)由(you)此(ci)可(ke)能(neng)產(chan)生(sheng)的(de)可(ke)能(neng)汙(wu)染(ran)問(wen)題(ti)，總(zong)的(de)運(yun)行(xing)成(cheng)本(ben)較(jiao)低(di)，這(zhe)使(shi)其(qi)可(ke)廣(guang)泛(fan)用(yong)於(yu)大(da)量(liang)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)。以(yi)上(shang)特(te)點(dian)，實(shi)際(ji)上(shang)確(que)保(bao)了(le)液(ye)態(tai)金(jin)屬(shu)換(huan)熱(re)器(qi)作(zuo)為(wei)未(wei)來(lai)一(yi)大(da)類(lei)優(you)質(zhi)換(huan)熱(re)器(qi)存(cun)在(zai)的(de)可(ke)能(neng)。目(mu)前(qian)，這(zhe)種(zhong)新(xin)型(xing)換(huan)熱(re)器(qi)在(zai)餘(yu)熱(re)利(li)用(yong)領(ling)域(yu)的(de)普(pu)及(ji)，在(zai)很(hen)大(da)程(cheng)度(du)上(shang)並(bing)非(fei)是(shi)受(shou)成(cheng)本(ben)和(he)技(ji)術(shu)阻(zu)礙(ai)，實(shi)際(ji)上(shang)是(shi)受(shou)到(dao)了(le)觀(guan)念(nian)的(de)製(zhi)約(yue)。
3.2液態金屬在工業領域替換現有工質的可行性分析
液態金屬以其出色的換熱性能，正在IT行業嶄露頭角。在工業領域，傳統工質受到水源、處理、運(yun)輸(shu)等(deng)方(fang)麵(mian)的(de)限(xian)製(zhi)越(yue)來(lai)越(yue)突(tu)出(chu)，將(jiang)液(ye)態(tai)金(jin)屬(shu)拓(tuo)展(zhan)應(ying)用(yong)於(yu)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)，成(cheng)為(wei)一(yi)個(ge)可(ke)見(jian)的(de)趨(qu)勢(shi)。為(wei)適(shi)應(ying)這(zhe)一(yi)趨(qu)勢(shi)，對(dui)液(ye)態(tai)金(jin)屬(shu)在(zai)工(gong)業(ye)領(ling)域(yu)替(ti)換(huan)現(xian)有(you)工(gong)質(zhi)水(shui)的(de)可(ke)行(xing)性(xing)進(jin)行(xing)如(ru)下(xia)分(fen)析(xi)。
1)許多金屬的沸點通常非常高，一般大於2200℃，zhejiubaozhengleyetaijinshuzaijiaokuandewendufanweishizhenzhengdedanxiangliuti，gongzuoyalishizhongbaochidiwei，yushuilengxiangbi，bimianleliudongzhongyalideturanbianhua，erqieyinwenduguogaodaozhishebeishaohuidekenengxingyaodideduo，congertigaolegongzuohuiludekekaoxingheanquanxing，jianhualeshebeideshejihezhizao，bingjinyibujianhualeshebeidecaozuo。
2)水的導熱係數約0.6W/(m?℃)，而液態金屬或其合金的導熱係數比水大幾十倍，在快速導熱方麵比水更具優越性。這一性質令其在一些核反應堆(主要用液態鈉或鉀作為冷卻介質)中表現出色，而且在一些對質量要求較高的機械部件(如汽輪機葉片)的製造過程中，熔解鋁可以將其快速冷卻到660℃，從而有效地防止缺陷形成。
3)在常見的水冷卻係統中，需要水泵驅動循環正常運行，但水泵的可靠性較差，其機械局限性不可忽略，如方向依賴性、活動部件和噪聲等。如果采用電滲透泵，由於電極電勢高，可能會引起水分子的解離。而液態金屬特有的導電特性可由電磁泵驅動：當dang流liu體ti流liu過guo磁ci場chang時shi，插cha在zai液ye態tai金jin屬shu中zhong的de一yi對dui電dian極ji引yin入ru直zhi流liu電dian，通tong過guo磁ci場chang的de電dian流liu對dui液ye態tai金jin屬shu產chan生sheng洛luo倫lun茲zi力li，從cong而er推tui動dong液ye態tai金jin屬shu在zai冷leng卻que回hui路lu中zhong循xun環huan流liu動dong。由you於yu電dian磁ci泵beng中zhong無wu運yun動dong部bu件jian，大da大da提ti高gao了le係xi統tong的de可ke靠kao性xing，而er且qie電dian磁ci泵beng體ti積ji更geng小xiao，放fang置zhi位wei置zhi靈ling活huo，使shi機ji組zu更geng易yi於yu小xiao型xing化hua，無wu運yun動dong部bu件jian的de泵beng結jie構gou，也ye使shi得de泵beng體ti功gong耗hao大da大da降jiang低di。
4)水的表麵張力是0.072N/m，這zhe一yi數shu值zhi比bi許xu多duo液ye態tai金jin屬shu的de低di，所suo以yi與yu水shui相xiang比bi，液ye態tai金jin屬shu更geng不bu易yi泄xie漏lou，不bu需xu要yao重zhong新xin充chong注zhu。另ling外wai，雖sui然ran許xu多duo金jin屬shu的de質zhi量liang比bi熱re都dou小xiao於yu水shui，但dan體ti積ji比bi熱re卻que接jie近jin水shui，如ru水shui的de體ti積ji比bi熱re是shi4200kJ/(m3?K)，而液體镓的體積__比熱為2158kJ/(m3?K)，加之其在室溫下蒸汽壓力低、導熱係數高、工作溫度範圍大，並且與氧氣和水不易發生化學反應，種種優點令其非常有希望成為在換熱器中替代水的液態金屬。例如：镓不可燃、無毒，其純金屬和大部分天然形成的化合物不溶於水，因此不會被人體皮膚吸收，甚至有研究發現镓具有殺菌活性，可用作藥用抗生素[27]，這些特性使镓較其他大部分液態金屬更安全；镓過冷度較大，在遠低於室溫的溫度下，仍可保持液態，如果將其密封在碳納米管中，甚至在-80℃的低溫下都能保持液態；镓的動力黏度大約是水的1.5倍，驅動耗功更小。
5)與yu水shui相xiang比bi，雖sui然ran液ye態tai金jin屬shu相xiang對dui成cheng本ben較jiao高gao，但dan由you於yu其qi可ke循xun環huan利li用yong，清qing潔jie無wu汙wu染ran，維wei護hu費fei用yong和he處chu理li費fei用yong遠yuan遠yuan低di於yu水shui，從cong而er使shi得de液ye態tai金jin屬shu換huan熱re器qi的de運yun行xing成cheng本ben大da大da低di於yu水shui冷leng換huan熱re器qi。而er且qie換huan熱re性xing質zhi卓zhuo越yue的de镓jia相xiang對dui較jiao便bian宜yi，所suo以yi镓jia或huo其qi合he金jin在zai工gong業ye領ling域yu將jiang大da有you作zuo為wei。
目mu前qian在zai工gong業ye領ling域yu，由you於yu水shui作zuo為wei冷leng卻que工gong質zhi的de工gong業ye設she備bei受shou到dao較jiao大da程cheng度du的de限xian製zhi，而er液ye態tai金jin屬shu長chang期qi以yi來lai一yi直zhi在zai同tong步bu加jia速su器qi和he核he反fan應ying堆dui的de冷leng卻que過guo程cheng中zhong表biao現xian卓zhuo越yue，導dao熱re係xi數shu高gao、單位體積比熱高、運動黏度低、zhengqiyalidideyetaijinshu，youqishijiahuoqihejinjuyouanquanwududetexing，keyitihuanxianyouxitongzhongdeshuigongzhi，congershihuanreqinengbaituoduishuideyilai。jiyuzheyilinian，bizhetichuwushuihuanreqidegainian。dangqian，shuiziyuanbuzudailaideyanzhongwentishideduiwushuijishudetansuotishengdaoyigexindegaodu，keyikandao，suizheyijinshuliutizuoweigaoxiaochuanrejiezhidewushuihuanreqidetuiguangyingyong，bijiangxianzhetuijinxiangguanxingyedejishujinbu。
3.3麵向工業應用的液態金屬換熱器研究和應用中的關鍵科學技術問題
液態金屬換熱器的研究剛處於起步階段，與任何新技術麵臨的情況類似，存在一些關鍵科學技術問題有待突破。
1)低熔點液態金屬及其合金流體的研究還不充分，其物理性質、溫度效應、相變機製、熱物性與組分的關係等有待進一步研究。
2)金jin屬shu流liu體ti流liu動dong和he傳chuan熱re特te性xing的de理li論lun建jian模mo及ji試shi驗yan方fang法fa，強qiang化hua換huan熱re方fang案an的de提ti出chu和he優you化hua，強qiang化hua換huan熱re極ji限xian的de預yu測ce，新xin型xing傳chuan熱re機ji製zhi如ru室shi溫wen金jin屬shu與yu常chang規gui流liu體ti基ji礎chu傳chuan熱re機ji製zhi異yi同tong規gui律lv，以yi及ji液ye態tai金jin屬shu及ji其qi合he金jin在zai各ge種zhong流liu道dao包bao括kuo微wei流liu道dao中zhong的de強qiang化hua流liu動dong和he傳chuan熱re關guan係xi式shi規gui律lv需xu要yao揭jie示shi。
3)金屬流體的電磁驅動方法、複雜多場(電磁場、流場、熱場等)耦合問題的理論建模、數值計算和預測。
4)低熔點液態金屬與基底或管材的相互作用機製，腐蝕規律的揭示及解決方法。
5)低熔點金屬合金組成的相圖規律，室溫金屬流體混合工質實現最低熔點、最大強化換熱及最小流動阻力時所對應的熱工學規律。
6)不同介質(如液態金屬-水混合物，液態金屬-液態金屬混合物、液態金屬-空氣混合物等)的換熱器特性、應用形式和應用場合，以及與不同餘熱利用對象的匹配關係。
結語
suizhenengyuanxingshiriquyanjun，jienengjianpaiyuelaiyuechengweidangqiangongyejiqitabumenmianlindezhongyaowenti。dipinweiyureshijienengjianpaidezhongyaozuchengbufen，qiliyongjishuduikechixufazhanhehuanjingbaohujuyoushenyuanyingxiang。dandangqianyureliyongjishujibenshangyanyongshuizuoweilengquegongzhi，zaipianyuanqueshuidiqushoudaojiaodayingyongxianzhi。weici，bizhetichuyiyetaijinshudaitishuiyongyuyureliyongdenggongyelingyu，yishixiangaoxiaohuanre，erqiebushoukongjiandiyuxianzhi。suizheyetaijinshuzaiguominjingjigebumendetuiguangyingyong，xiangyingdechanyejiegoukenenghuichuxianduiyingtiaozheng，nengyuantixikenengyehuisuizhifashengbianhua。zaicijichushang，youbiyaojianlizhuanyeyanjiujigou，duiyetaijinshuyureliyongjishudetexingjiyingyongjinxingxitongshenrudiyanjiu，bingjiangqichongfenyingyongyushijian。cifangmiangongzuodetuijinkewangkaipichuyigegongyeyurehuanreqiyanjiuyuyingyongdexinqianyan，fazhanchuyidaleizhanxindeyidirongdianjinshujiqihejinliutizuoweiliudongchuanregongzhidegaoxingnengwushuihuanreqixitong，tongguojiejueyouciyinshenchudeyixilierewuxing、流動、傳熱學、換熱器設計等問題，推動液態金屬換熱器這一先進學科方向的進展，從而為世界範圍內節能減排的發展做出貢獻。

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