含湿混合气体在垂直管内对流冷凝换热实验研究
EHD 强化垂直管内凝结换热的可视化实验研究
Rate of the thickness of the condensation film
符号说明
f Fd（r） h mA mB r r1
β
ε1 ε2 0 e
强化系数 在径向 r 处的电场力 N 换热系数 W/（m2·K） 单位时间沿凝结管内壁下流的凝结液量 kg/s 单位时间沿电极表面下流的凝结液量 kg/s 半径 m 电极外表面半径 m
Wan Jinqing1 Li Ruiyang2 Yu Hongling2 (1Department of Refrigeration Engineering, Shanghai Ocean University， Shanghai 201306， China ; 2College of Power Engineering, University of Shanghai for Science and Technology，Shanghai 200093，China)
文章编号：CAR058
EHD 强化垂直管内凝结换热的可视化实验研究
万金庆 1 李瑞阳 2 郁鸿凌 2
（1 上海海洋大学制冷工程系，上海 201306；2 上海理工大学动力工程学院，上海 200093） 摘 要
基于 EHD 强化管内凝结换热的理论分析，建立了 EHD 强化垂直管内凝结换热的可视化实验台。观察到了新的实
0
前言
一般地说，凝结传热过程是一种高效热传递过 程，它的换热系数高于同种流体的单相对流换热系 数。所以，在有凝结传热的设备中，凝结换热通常 不会构成整个传热过程的控制热阻。但是，对于诸 如低温能源利用、石油分馏、工业用有机蒸汽冷凝 器以及各种制冷剂（如氟里昂）的冷凝器而言，由 于有机蒸汽的凝结换热系数仅为水蒸汽的 1／10 左 右，为了使冷凝器两侧的传热热阻相匹配以提高冷 凝器的性能，减小冷凝器的体积和重量，增强它的
混合气体烟气翅片管外凝结换热研究
中文摘要凝结是自然界和工业过程中最常见的传热方式之一。
利用冷凝回收装置对烟气余热进行回收，对于节约能源和保护环境具有现实和长意义。
为了考察烟气在翅片管外的凝结换热特性，论文分析了天然气燃烧的特点，对燃烧产物中水蒸气的数量进行了分析计算。
主要以天然气燃烧产生的烟气作为实验气体，分别从烟气的进出口温度、冷却水管壁面温度、烟气流速及不凝性气体的含量四个方面进行实验，通过对管束的实验观测，及对实验数据的处理分析，得出了水蒸气质量分数在10%-23%之间的湿烟气在翅片管外的凝结特点。
实验结果表明：烟气进口温度和冷却水管壁面温度的增加都对潜热换热起到了抑制的作用；烟气流速增加，增强了换热，水蒸气的凝结率降低。
不凝性气体质量分数的增加，虽增加了水蒸气的凝结率，但换热强度减弱了。
翅片管对换热起到了强化作用。
关键词：湿烟气强化传热翅片管管外凝结换热ABSTRACTCondensation is one of the most common heat transfer mode in natural and Industrial process. The recovery of waste heat is important for cons- erving the energy and protecting environment.In order to investigate the condensation of gas out of fin tubes, the char- acteristics of natural gas combustion and the calculation of quantity of the vapor are studied in this paper. Vapor and air are added into the system to change the velocity of the flow and the mass friction of the vapor in the ex- periments. The effects of flue gas velocity, flue gas temperature, entry tem- perature of cooling water and non-condensable gas co- ntent on convective condensation heat transfer are studied experimentally. The effect of fin on condensation is investigated in the experiments.The condensation is divided into two parts: the condensation on the side- wall of the fins and on the tube surface between the fins.The results show that: increases of flue gas inlet temperature and the co- oling pipe wall temperature go against the latent heat exchanger. With increasing of flue gas flow rate , heat transfer is enhanced , but water vapor condensation rate is reduced.The opposite conclusion is rea- ched by increasing mass fraction of Non-conden sable gas.Heat transfer is strengthen by using fin tube.Key words:Wet flue gas heat transfer enhancement Fin tubeCondensation heat transfer outside tube目录中文摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1研究背景及意义 (1)1.1.1各类燃料燃烧特点 (1)1.1.2强化传热技术 (2)1.1.3凝结及烟气余热回收 (5)1.2管外凝结换热的研究现状 (8)1.2.1 理论研究 (9)1.2.2 实验研究 (10)1.3本论文主要工作和研究思路 (11)1.3.1论文主要研究内容 (11)1.3.2主要研究方案 (12)第2章实验系统 (14)2.1实验系统组成 (14)2.1.1实验仪器 (14)2.1.2系统结构 (15)2.2实验测量系统 (18)2.3实验前准备工作 (24)2.4实验方法 (25)第3章实验数据处理 (27)3.1参数确定 (27)3.2实验点的选择 (28)3.3实验误差分析 (29)3.4小结 (34)第4章凝结换热的影响因素分析 (35)4.1烟气流速的影响 (35)4.2烟气进出口温度的影响 (38)4.3冷却水进出口温度的影响 (41)4.4不凝性气体质量分数的影响 (44)4.5采用翅片管对凝结换热的影响 (47)4.5小结 (50)第5章结论 (51)致谢 (52)参考文献 (53)第1章绪论1.1研究背景及意义1.1.1各类燃料燃烧特点自然界中可供工业生产使用的燃料资源主要是煤、石油和天然气。
大量不凝性气体存在时不同润湿性管束对流冷凝传热实验研究_唐上朝
第５０卷 第５期２０１６年５月西 安 交 通 大 学 学 报ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩ’ＡＮ ＪＩＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＶｏｌ．５０ Ｎｏ．５Ｍａｙ ２０１６收稿日期：２０１５－０８－０８。
作者简介：唐上朝（１９７１—），男，讲师；唐桂华（通信作者），男，教授，博士生导师。
基金项目：国家自然科学基金资助项目（５１２２２６０４，５１５７６１５６）。
网络出版时间：２０１６－０２－０２ 网络出版地址：ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／６１．１０６９．Ｔ．２０１６０２０２．１５５１．００４．ｈｔｍｌＤＯＩ：１０．７６５２／ｘｊｔｕｘｂ２０１６０５００４大量不凝性气体存在时不同润湿性管束对流冷凝传热实验研究唐上朝，胡浩威，牛东，唐桂华（西安交通大学热流科学与工程教育部重点实验室，７１００４９，西安）摘要：为了实现工业中大量不凝性气体存在场合下蒸气的高效冷凝传热，建立了混合蒸气水平管束外对流冷凝传热实验系统，通过化学刻蚀与自组装方法对光管管束、２Ｄ肋管管束和３Ｄ肋管管束进行疏水与超疏水表面改性处理。
当大量不凝性气体存在时，对不同润湿性管束表面的冷凝形式及管束间冷凝液流型进行可视化观测。
实验研究了冷却水流速、混合蒸气流速、水蒸气体积分数等因素对不同润湿性的冷凝式换热器对流冷凝传热系数的影响，并分析不同水蒸气体积分数条件下管束效应的影响。
通过实验研究发现，当大量不凝性气体存在时，冷凝液在管束间形成滴状流，水蒸气体积分数对不同润湿性的冷凝式换热器的对流冷凝传热特性影响显著，随着管排数增加，对流冷凝传热系数增大，管束效应对超疏水光管管束的强化作用最大，当水蒸气的体积分数约为１１％时，９排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的１．５３倍，而当水蒸气体积分数约为２３％时，９排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的１．３４倍。
关键词：对流冷凝传热；不凝性气体；润湿性；管束效应中图分类号：ＴＫ１２４ 文献标志码：Ａ 文章编号：０２５３－９８７Ｘ（２０１６）０５－００２４－０８Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ Ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ ｏｆＴｕｂｅ Ｂｕｎｄｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ Ｌａｒｇｅ Ａｍｏｕｎｔ ｏｆ Ｎｏｎｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ＧａｓＴＡＮＧ Ｓｈａｎｇｃｈａｏ，ＨＵ Ｈａｏｗｅｉ，ＮＩＵ Ｄｏｎｇ，ＴＡＮＧ Ｇｕｉｈｕａ（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｔｈｅｒｍａｌ－Ｆｌｕｉｄ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ ＭＯＥ，Ｘｉ’ａｎ Ｊｉａｏｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈｌｙ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｗｉｔｈ ｌａｒｇｅａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｎｏｎｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｇａｓ，ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒｆｏｒ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｕｂｅ ｂｕｎｄｌｅｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ａｉｒ－ｖａｐｏｒ ｍｉｘｔｕｒｅ ｗａｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｕｓｉｎｇ ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄ ｍｏｎｏｌａｙｅｒ ｃｏａｔｉｎｇｓ ｏｆ ｎ－ｏｃｔａｄｅｃｙｌ ｍｅｒｃａｐｔａｎ ａｎｄ ｅｔｃｈｉｎｇ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｗｅｒｅ ｅｍｐｌｏｙｅｄ ｔｏｃｒｅａｔｅ ｔｈｅ ｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ａｎｄ ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｓｕｒｆａｃｅｓ．Ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｐｌａｉｎ，２Ｄｆｉｎｎｅｄ ａｎｄ ３Ｄｆｉｎｎｅｄ ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ ｔｕｂｅｓ ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｉｅｓ ｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｂｅｈａｖｉｏｒｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅｂｅｔｗｅｅｎ ｂｕｎｄｌｅｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｙｐｉｃａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｏｆ ｃｏｏｌｉｎｇ ｗａｔｅｒ，ｔｈｅ ｆｌｏｗ ｒａｔｅ ｏｆ ａｉｒ－ｖａｐｏｒ ｍｉｘｔｕｒｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｏｆｗａｔｅｒ ｖａｐｏｒ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ．Ｉｔ ｉｓｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｄｒｏｐｌｅｔ ｆｌｏｗ ｏｆ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｅ ｍａｙ ｂｅ ｆｏｒｍｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｔｕｂｅ ｂｕｎｄｌｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆ ｌａｒｇｅ ａｍｏｕｎｔ ｏｆ ｎｏｎｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｇａｓ．Ａｓ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｔｕｂｅ ｒｏｗ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ 第５期唐上朝，等：大量不凝性气体存在时不同润湿性管束对流冷凝传热实验研究 ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｄｘｂ．ｃｎ ｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｔｕｂｅ ｂｕｎｄｌｅ ｉｓ ｍｏｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ．Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｖａｐｏｒ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｉｓ ａｂｏｕｔ １１％，ｔｈｅｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｐｌａｉｎ ｔｕｂｅｓ ｗｉｔｈ ９ｒｏｗｓ ｉｓ１．５３ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｒｏｗ，ａｎｄ ｔｈａｔ ｏｆ ｓｕｐｅｒｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃ ｐｌａｉｎ ｔｕｂｅｓ ｗｉｔｈ ９ｒｏｗｓ ｒｅｄｕｃｅｓ ｔｏ １．３４ｔｉｍｅｓ ｏｆ ｓｉｎｇｌｅ ｒｏｗ ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｖａｐｏｒ ｖｏｌｕｍｅ ｆｒａｃｔｉｏｎ ｒｅａｃｈｅｓ ａｂｏｕｔ ２３％．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｖｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｈｅａｔ ｔｒａｎｓｆｅｒ；ｎｏｎｃｏｎｄｅｎｓａｂｌｅ ｇａｓ；ｗｅｔｔａｂｉｌｉｔｙ；ｂｕｎｄｌｅ ｅｆｆｅｃｔ 能源是人类社会经济发展源动力，节能与环保成为当今世界的主题。
湿空气掠过竖直壁面的凝结换热研究
湿量 以及壁面温度不 同， 凝结质量传递特点不 同， 但
在 换热 器 研 究 领 域 ， 用 计 算 及 简 化 的 方 法 还 采
没 有统 一性 认识 ．
液两 侧 需要很 大 的压 差才 发生凝 结 ． 然而 ， 由于凝结 液 滴和 固体 壁面 之 间 的表 面 张 力 作 用 ， 结 液 滴会 凝
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｎｕ ｒｃ ｌｍｅｈ ｄ ｒ ｓ ｄ ｔ ｔ ｄ ｈ ｅ ｔ ａ ｓ ｒ ｎｓｅ ｈ ｒ ｃｅ ｓｉｓ ｏ ｍｉ ａｒ ａ ｒ ｓ ｓ ｒ ｃ ： ｍｅ ａ ｔ ｏ ｓ ｗｅ ｅ ｕ ｅ ｏ ｓｕ ｙ ｔ ｅ ｈ ａ ｎｄ ｍａ ｓ ｔａ ｆ ｒ ｃ ａ ａ ｔｒ ｔｃ ｆｈｕ ｄ ｉ ｃ ｏ ｓ ａ ｉ ｉ
ｖ ｒｉａ ｏ ｄ ｗａ１ ａ ｅ ｎ ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｏ ｅ ｈ ｍｉ ｉ ｃ ｎ ｅ ｓ ｔ ｎ。ｔ ｉｃ ｓ ｑ ａｉｎ ｐ ｌ ｄ ｓｓ ｆ ｈ ｕ ｄ ａｒ ｏ ｄ ｎ ａｉ ｃ ｃ ｔ ｏ ｏ ｄ ｓ ｕ ｓ ｅ ｕ ｔ ｓａ ｐ ｉ ｏ ｏ ｄ ｎ ａ ｏ ｅ
Ｌ ｈ ｎ ， ＩＪ ｎ ｎ Ｗ Ａ ｕ ｕ ｎ ＩＣ ｅ ｇ Ｌ ｕ ｍｉｇ， ＮＧ Ｂ ｘ ａ
（ ｅ ａ ｏａ ｒ ｆ ｈｒ ｌ ｃｅｃ ｎ ｏ ｅ ｎｉｅｒ ｇｏ Ｍｉｉｒ ｆ ｄｃｔ ｎ Ｔｉｇｕ ｎｖｒｔ， Ｂ ｉｎ ０ ０ ４ Ｃ ｉａ Ｋ ｙＬｂ ｒ ｏｙ ｏ Ｔ ｅ ｉｎｅａｄＰｗ ｒ ｇｎｅｉ ｎｓ ｙｏ ｕａｉ ， ｓ ｈａＵ ｉ ｓｙ ， ｅ ｉｇ１０ ８ ， ｈｎ ） ｔ ｒ ｍａ Ｓ Ｅ ｎ ｆ ｔ Ｅ ｏ ｎ ｅｉ ｊ
式中： Ｐ为压力 ，ａ尺为相界面的曲率半径 ， ； 为 Ｐ； ｎ ｌ
从 式 （ ） ｏｎ １ Ｙ ｕ ｇ—Ｌ ｐａｅ方 程 可 以看 出 ， ａｌ ｃ 由
垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的实验研究
垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的实验研究近年来，由于进步的技术出现了垂向管道射流的研究。
垂直管表面对蒸汽流体施加极低的压力，以获得高强度、高射流度的蒸汽射流。
在具有广泛应用前景的垂直管中，有一个重要的研究课题就是研究垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的特性。
为了揭示垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的特性，开展了垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的实验研究。
在实验研究中，采用一台由上海市低压器分配有限公司制造的气体调节机和一台拉米夫斯基流量计，在垂直管的连续水力负荷计算系统下，设计了一个专用实验设备，以预测垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的形状特性。
此外，还采取了可视化测量系统，用于测量实验结果，保障了实验的准确性。
实验结果表明，在低压射流情况下，垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状由水力压力和凝结液粘度共同决定，且凝结液在管道中的流动会影响凝结汽羽的形状，凝结汽羽的形状也会随着压力的变化而变化。
实验还发现，管内设计压力越低，凝结汽羽形状展开的角度会更窄，而当压力越低时，凝结汽羽形状会变得更加稳定，且凝结汽羽形状的稳定性会逐渐增加。
根据实验结果，本工作总结出垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的两个基本特性。
首先，凝结液流动会影响凝结汽羽的形状，凝结汽羽的形状也会随着压力的变化而变化。
其次，管内低压实验的结果表明，凝结汽羽形状的稳定性会逐渐增加，而凝结汽羽展开的角度会更窄。
本实验研究结果可以为进一步开展垂直管射流的研究提供重要的基础性参考，形成垂直管射流计算理论及其应用的依据。
今天，许多国家都在发展低压垂直管射流技术，将技术应用到各个领域中，并取得了较好的效果。
未来，垂直管射流技术还会朝着精细化、节能减排、绿色环保等发展方向前进，为人类提供更加可持续的发展。
综上所述，垂直管中音速蒸汽射流凝结汽羽形状的实验研究积累了大量有价值的知识，可有助于我们更深入地理解垂直管射流的特性，从而为推动可持续发展做出重要的贡献。
垂直对流冷凝技术
垂直对流冷凝技术
解析：
垂直对流冷凝技术是一种先进的冷凝技术，主要应用于壁挂炉等供暖设备中。
其原理是利用废气的热量来加热供暖水，同时采用特殊的燃烧器和全预混燃烧技术，提高燃烧效率和热效率，从而实现节能和环保。
垂直对流冷凝技术采用圆柱形燃烧器，水平放置，360度表面燃烧，交换器成螺旋状围绕在燃烧器周围，废气自前向后推出并排放，热效率可达108%左右。
因废气前后流动，冷凝水受重力自然垂直下流，故此冷凝为“垂直对流冷凝”。
底部废气方向与冷凝水同向，有一定冲刷作用，交换器上部和两侧冷凝水蒸发较多，容易腐蚀和堵塞。
同时因特殊燃烧器结构，对燃气质量要求较高，建议加装燃气过滤器和冷凝包，每年保养一次。
含湿混合气体水平管外对流冷凝换热实验研究
整 个实验 装置 由燃 烧 系统 、 排气 系统 、 收集系 统、 冷凝 系统 和测 试系 统组 。 验流 程 为 ： 然 实 天 气通 过 膜式 燃气 表 进 人锅 炉 ， 锅炉 中和 空气 混 在
合燃 烧形 成烟气 ， 产生 的烟 气经 过补偿 微压计 、 再 通过 蒸 汽加 湿 器经 过 加湿 进 人 实验 段 。 实验 段 在 中， 烟气被 冷却水 管 中的水冷却 ， 分水 蒸气在此 部
蒸 汽 的换 热 。
收 稿 日期 ：２ ０ 一 ２ ｌ 修 回 日期 ： ０ ７ ０ ～ １ ０ ６ ｌ 一２； ２ ０ —９２．
量、 冷却水 进 出 口温度 及流 量 、 温 、 凝液量 、 室 冷 天
然气 流 量 以及 实验 工况 运 行 时 间 。 验 通 过改 变 实
烟气 的进 口温度 、 冷却水 进 口温度 、 水蒸 气 的质 量
Ｄｅ ． ０ ７ ｃ２ ０
文 章编 号 ：１ ７ — ０ ７ ２ ０ ） ４ ０ ０ — ４ ６ １ ８ ９ （ ０ ７ ０ — ３ ０ ０
含 湿 混合 气 体 水 平 管外 对 流冷 凝 换 热 实 验研 究
贾 力 ， 齐 巍 ， 吴 冬 梅 ， 张 田 田 ， 张 涛
实 验 选 用天 然气 作 为燃 料 ， 之与 空气 混 合 使 燃烧产 生 的 烟气 作 为实 验用 气 体 ， 用 蒸 汽发生 选 器来 改变 含湿 混 合气 体 的水 蒸 气 质量 分 数 。 利用
鼓 风机 向烟道 中注人 冷 空气 。 实验 装 置 如 图 １ 所
示 。
环保 的双重 要求 。 天然气 作为 一种 相对 清洁 的能源开始 被广泛 地关 注和使 用 。 天然气 以甲烷 为 主 ， 燃烧后 产生 大 量水蒸 气 。 以天 然气 为主要 燃料 的燃气锅 炉 中 ， 在 这部 分的排 烟损 失 可能达 到 ｌ ～ ２ Ｉ ， ０ ０ 】 极度 ］ 浪费能 源 。 以采 用烟气 冷凝 回收这 部分热 量 ， 所 可 以提高 锅炉 的效率 ， 以达 到节 能的 目的 。 同时燃 烧 产生 的 ＮＯ 等 污染 物 可 以部 分地 溶于 冷凝液 中， 这样又 可 以保 护环 境 。 因此 ， 利用 冷凝换 热 回收烟
混合气体水平管外对流冷凝换热机理研究的开题报告
混合气体水平管外对流冷凝换热机理研究的开题报
告
一、选题背景和意义：
工程应用领域中有大量的混合气体的流动和传热过程，例如燃烧、化工等领域。
在这些过程中，混合气体的流动和传热特性对于工艺的控制和优化具有重要的影响。
水平管外对流冷凝是一种常见的换热方式，其应用范围广泛，例如空调、冷冻设备等领域。
对于混合气体水平管外对流冷凝换热机理的研究，可以为混合气体传热领域提供参考和借鉴，为相关工程应用提供更加精准和有效的传热模型和参数。
因此，对混合气体水平管外对流冷凝换热机理开展研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究内容和方法：
1.研究内容：
本文将主要研究混合气体水平管外对流冷凝换热的机理，包括混合气体传热特性、水平管外对流冷凝换热的过程和机理、换热传递规律等方面。
2.研究方法：
本文将采取理论分析和实验验证相结合的方法进行研究。
首先，通过对混合气体传热机理进行理论分析和计算，得出相关换热参数和传递规律。
其次，采用实验方法验证理论分析的结果，比较实验数据和理论计算的结果，最终得出混合气体水平管外对流冷凝换热的传热特性和机理。
三、研究进展和预期结果：
本项目目前已经开始进行理论分析和相关实验的准备工作。
研究预期将能够得出混合气体水平管外对流冷凝换热的传热特性和机理，并将结果应用于相关工程领域，为工艺优化和设备设计提供指导。
总之，本项研究具有一定的理论和应用意义，预期将为混合气体传热领域的发展做出一定贡献。
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验数据的处理和分析， 出实验点与关联式误差在 ± ０ 得 ２ ％的范围内， 气膜热阻是混合 气体 中水蒸汽凝结 的主要热阻； 最后分析 了影响混合气体换热的一些因素。
关键 词 ： 湿混 舍 气体 ； 含 冷凝 ； 热 换 中图分类 号 ： ２ ＴＫ ２ 文 献标 识码 ： Ａ 学者 已对 后两 者 进 行 了实 验 研 究 。对 于前 一种
０ 引言
随着 工业 的发 展 ， 源供 需矛 盾 曰益 突 出 ， 能 燃料
价格不 断上 涨 ， 能 已经 成人 们 普遍 关 心 的问题 ； 节 另
情况 中垂 直单 管 管 内冷 凝 的实 验 数 据 目前 还 缺乏 。
因此 从传 热传 质学 的角 度对 回收水 蒸 汽潜 热 的换热 系统 进行 研 究是 非常必要 的 。
验 中 ， 流 换热 准则关 联式 的形式 一般 可 表达 为 ： 对
２ 实验 系统
试 验选 用蒸 汽加湿 器 产 生 的水蒸 汽 和天 然气 燃
Ｎ ＝Ｃ－ ｅ ｕ Ｒ ｐ・
。由 于实 验 中混 合 气体 Ｒ 在 ｅ
３０ －１００范 围 内变 化 ， 合 气 体 流 态 从 过 渡 流 ００ ６０ 混 变化 到紊 流 ， 以它 的准 则关 联 式 应分 开 表示“ ： 所 对 于 过 渡 流 Ｎ“ ： ｃ －（ 一 １０ ｒ Ｒ ０ ）－
壁面处 的蒸 汽分 子 开始 凝 结 ， 在 壁 面 上形 成 一层 并 凝结 液膜 。由于 蒸 汽分 子 的凝 结 ， 汽压 力 减 小 而 蒸
不凝 气 体分 压力 增 大 ， 凝 结液 膜 外 侧形 成一 个 浓 在
度边 界层 。在 凝 结 过 程 中 ， 离 壁 面 的 蒸 汽分 子 必 远 须 借助扩 散穿 过 这层 气 膜 层 ， 能 到 达 液膜 表 面进 才 行 凝结 。这 层气膜 构成 了混合 气体 中水蒸汽 凝 结 的
１ 垂直管 内含湿气 体冷凝 换热特 点
本课 题研 究 混合气 体在 垂 直管 内对 流 冷凝 换热
的情况 ， 蒸汽质 量含 量 在 ８ Ｏ％， 于水 蒸 汽一 水 ～３ 属
含 大量 不凝 气体 的对 流凝结 换 热 。 当壁 面温 度 低 于混 合 气 体 的 露 点 温度 时 ． 紧靠
文 章 编 号 ： ０ — ０ １２０ ）ｌ ０ １ —０ １ ４ ６ １（０ ２０ 一 ０９ ５ ０
含 湿 混 合 气 体 在 垂 直 管 内对 流 冷 凝 换 热 实 验 研 究 ‘
李孝 萍 贾 力 孙金 栋
（ 建系， 京 城 北
１０ ４． ０ ０ ４ ）
摘
要： 本文介 绍 了含 湿混 合 气体在 垂 直管 内对 流冷 凝换 热 的特 点 ， 并对 其 进 行 了 实验研 究 ； 过 对 实 通
主要热 阻 。
还 可 以减 少有 害气 体 的 直 接 排 故 ， 具有 很大 的经 济
效 益 和社会 效益 。 含湿混 台气 体 的冷 凝 河题 与含 有 少量 不凝气 体
混 合气 体 与凝结 液膜 的换热 由两部 分组 成 ： 一
部 分 是潜 热传递 ， 即水 蒸汽 的凝结 ， 的大小 与蒸 汽 它 传 质 的驱 动势 有关 。另 一 部分 是 显 热传 递 ， 烟气 即
作者简开 ： 李孝 萍（ ９ ２ 一）盘 ， １７ 年 ， 硬士研究 生， 师于贾力教授 ． 从 研究 方向是热能利用 。
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北京建筑工程 学院学 报
第 ｌ 卷 ８
热和凝结 换 热 同时存在 的复 杂过 程
体侧的换热系数从传热系数 中分离出来。在热工实
蒸 汽 的含 量 ， 台 气 体 的 Ｒ 馄 ｅ等 参 数 的影 响 许 多
收 稿 日期 ： ｏ —ｌ 一２ ｌ ｌ ６ ｔ基 金 项 目 ： 育部 科 技 重 点项 目 ． 目 号 ：０ ２ 京 市 自然 科 学 基 金 ， 目号 ：０ ２ ０ 。 教 项 ０ １９ 北 项 ３ １０ ６
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北赢建筑工程学院学报
第ｌ卷 第 １ ８ 期 ２０ ０ ２年 ３月
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要 求在降 低 排 放 浓 度 的 同 时 ， 少 烟气 总 排 放 量 减
因此从燃料 节 能和 环 保要 求 两 方 面 出 发 ， 国都竞 各 相采取措 施 ， 降低燃 料 消 耗 ， 高 燃 料 的利用率 提 在 以含 氢量相 对 较 高 的人工 煤 气 和天然 气 为燃 料 的燃 气锅 炉 中 ， 全燃 烧后 生成 大量 水蒸 汽 ， 部 完 这 ，水 蒸汽 潜 热 的排 烟损 失 可 能 达 到 ｌ ～２ ％： 因 ｝ 。 ０ 此 必须 采取措 施把 这 部 分热 量利 用 起来 通 常是 加 余热 回收装置来 回收 这 部 分 热 量 ， 样 可大 大提 高 这 锅炉热 效率 ， 达到 节 能 的 目的 ， 且烟气 中的有害 气 而 体Ｓ Ｏ 和 部 分 ０ 可溶 于 冷 凝 液 中 ， 避 免 它 们 可 直接排放 到 大气 中 ， 成 环 境 污 染 。 因 此在 烟气 排 造 放 装置 中加 冷凝器 ， 但 可 咀 回收烟 气 的显 热 和 水 不 蒸汽的潜 热 ， 提高 燃 料 的 利 用 率 ， 短 设 备 回收期 ． 缩
与液膜 间 的对 流换热 。这 两部 分热 量靠 液膜 的导热
的凝结 或湿 空气 的凝 结 同属 混合 气 体 的 玲凝 问题 ，
但 它 们之 晦传热 传 质机 理还 是 有 区别 的 。特 别 是 水
传 给 壁面 。所 以混合 气体 向气 液 界 面传 热 量 的过 程 是浓度 梯 度和温 度梯 度 共 同作 用 的 过 程 ， 对 流换 即