对流冷凝换热影响因素实验研究与分析

发布时间：2017-08-16 15:00

  本文关键词：对流冷凝换热影响因素实验研究与分析

  更多相关文章： 高湿烟气 对流冷凝传热 水分回收 余热回收

【摘要】：本文在分析纯对流式换热器强化换热机理、纯凝结换热方式换热器强化换热机理、以及对流冷凝换热方式换热器强化换热机理基础上,根据各种换热器的特点,分析研究了对流冷凝换热过程的影响因素:烟气流动速度、壁面温度、水蒸气体积份额。并以上述影响因素作为变量,选取了两种结构形式换热器进行对流冷凝传热特性实验研究,探讨了理论凝结率与实际凝结率的关系,最后以理论结合实验得出了低烟气流速和大比表面积换热器有利于水蒸气凝结的结论。天然气燃烧得到的烟气作为研究对象,控制天然气流量与空气流量之比使烟气的流率稳定在要求的范围。蒸汽发生器产生水蒸气并以可调流量喷入烟气中实现的对烟气湿度的调节。在此基础上,研究光管管外壁面温度、管间烟气流速、水蒸气体积份额对对流冷凝换热系数以及冷凝水收集率的影响,对该类型换热器由于水分回收时,受热面布置的经济性进行了分析。并对低烟气流速下的水平布置翅片管外的对流冷凝换热特性进行了研究。实验过程将烟气的水蒸气体积份额控制在为14%,烟气平均温度控制在85.6-88.3℃,将换热管基管表面温度控制在28.8-29.8℃。研究的换热管管型为基管外径12m,翅片高度分别为0、3、4、5、6mm翅片管。结果表明,错列竖直布置光管换热器管外烟气流速减小,冷凝水捕集率增大。烟气流速为8m/s的条件下,水蒸气体积份额增大,冷凝率也会增大。当水蒸气份额从5.4%增大到18.3%,水蒸气的体积份额增大了3.4倍,而冷凝水的流率从0.2g/s增大了8倍达到1.6g/s。水平布置单排翅化比为8.9的翅片管管外对流冷凝换热过程水蒸气的冷凝率是光管管外水蒸气冷凝率的6.2倍;水平布置翅片管存在一个最佳烟气流速使得水蒸气凝结率达到最大;高翅片高度越高,烟气流速对对流冷凝换热系数的影响越小;随着翅片高度增加水蒸气凝结率趋于稳定;存在一个最佳翅片高度,使得翅片强化换热效率达到最大。
【关键词】：高湿烟气 对流冷凝传热 水分回收 余热回收
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK124
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-22
• 1.1 研究意义11-13
• 1.2 换热器分类及其特点13-17
• 1.2.1 管式换热器14
• 1.2.2 板式换热器14-15
• 1.2.3 板翅式换热器15-16
• 1.2.4 翅片管换热器16-17
• 1.3 含不凝性气体蒸汽对流冷凝换热强化方式分析17-21
• 1.3.1 含不凝性气体蒸汽在平板上的对流冷凝换热分析18
• 1.3.2 含不凝性气体蒸汽在水平光管外凝结换热分析18-19
• 1.3.3 含不凝性气体蒸汽在竖直光管外凝结换热分析19
• 1.3.4 含不凝性气体蒸汽在水平翅片管外凝结换热分析19-20
• 1.3.5 含不凝性气体蒸汽在板式换热器内凝结换热分析20-21
• 1.4 本文研究内容21-22
• 第二章 对流冷凝换热理论与湿烟气理论22-32
• 2.1 研究模型22-24
• 2.2 湿烟气理论24-27
• 2.2.1 湿烟气的分子量及气体常数25
• 2.2.2 相对湿度和含湿量25-27
• 2.3 理论凝结率27-29
• 2.3.1 理论冷凝率的求解过程27-28
• 2.3.2 理论冷凝率与水蒸汽含量及冷凝温度关系28-29
• 2.4 实际凝结率29-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第三章 实验系统及热力计算32-58
• 3.1 试验系统32-39
• 3.1.1 试验系统总体32-33
• 3.1.2 烟气发生系统33-34
• 3.1.3 蒸汽发生系统34-35
• 3.1.4 烟气温度调节系统35-36
• 3.1.5 冷凝传热实验管件与冷凝水回收系统36-37
• 3.1.6 数据采集系统37-39
• 3.2 实验方法与步骤39-42
• 3.3 热力计算42-50
• 3.3.1 烟气组分42-45
• 3.3.2 烟气的焓45-46
• 3.3.3 管内对流传热46-48
• 3.3.4 管外对流冷凝传热48-49
• 3.3.5 管外对流传热49-50
• 3.4 计算实例50-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 实验结果与分析58-76
• 4.1 错列竖直布置光管管外外对流冷凝传热特性58-69
• 4.1.1 纯对流传热过程58-60
• 4.1.2 壁面温度对换热过程的影响60-62
• 4.1.3 烟气流速对换热过程的影响62-65
• 4.1.4 水蒸气份额对换热过程的影响65-69
• 4.2 水平布置单排翅片管管外对流冷凝传热特性69-72
• 4.2.1 翅片高度对换热过程的影响70-71
• 4.2.2 翅片高度对冷凝率影响71-72
• 4.2.3 翅片强化传热效率因子72
• 4.3 排烟状态72-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 全文小结76-78
• 参考文献78-82
• 致谢82-83
• 攻读硕士学位期间的学术成果83-85

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本文编号：683907