基于TRIZ理论解决水冷套管泄漏的题

基于水冷套管泄漏的问题，运用创新理论，对水冷套管结构进行分析，运用TRIZ发明原理，对其功能系统进行组件分析，共得到8种解决方案，从安全性、成本、效率这3个维度综合评价，最终选取1种最经济、便捷、有效的改造方案。

1 裁剪

运用系统裁剪法（TRIMMING）得出方案1：裁剪掉外套筒、U形环形封头、隔筒、上法兰、下法兰，直接用内筒和外筒形成的循环冷却水腔来完成换热过程。

2 因果分析

方案2：冷却水流道的横截面积增加2倍，宽度由8 mm增加到50 mm，延缓淤堵时间。

3 资源分析

方案3：在冷却水进水口之前加装水质净化装置，保证水质干净达标。

方案4：在水冷套管前加装管道泵，增加冷却水流速，保证热焦粉冷却充分。

4 技术矛盾、矛盾矩阵

根据阿奇舒勒的40个发明原理和39×39矛盾矩阵的一一对应查找，得到如下方案。

方案5：发明原理30（柔性壳体或薄膜原理），制作成列管式换热器，内筒采用DN100钢管均布，管程走热焦粉，壳程走冷却水，外筒焊接1个大柔性膨胀结来消除热胀冷缩的应力。

方案6：发明原理30（柔性壳体或薄膜原理），制作成列管式换热器，内筒采用DN100钢管均布，每根管焊接1个膨胀节来消除热胀冷缩的应力，管程走热焦粉，壳程走冷却水。

方案7：发明原理14（曲面化原理），内筒曲面是梅花状的波纹管，内部走水，外部圆筒内走冷却水，中间曲线区域部分走红热焦粉。

方案8：发明原理17（空间维数变化原理），将原来三维的圆筒形结构改变为二维的板式换热器结构，在每侧的冷却侧安装下进高出的独立阀门，既可以根据下灰的不均匀性调节每个冷却腔的冷却水量，还可以反洗排污。

根据方案的成本、复杂程度、制作周期、可操作性等几个维度综合评价，最终选定方案8：对多管式水冷套管结构进行改造，选用板式换热器结构。具有如下优点。

（1）结构简单，易于制作。

（2）不需要其他附属配套件。

（3）流道选用120 mm宽。

（4）换热板厚度10 mm，保证换热效率。

（5）冷却腔独立进水，如有损坏可以单独切断。

（6）冷却腔上部接触高温焦粉处填充耐热浇注料50 mm。

（7）换热面积比管式换热装置多17.7%，流通面积比原来多135%，冷却效果更佳。