【正文】 熱兩種形式存在，因此鍋爐的排煙熱損失由煙氣的顯熱損失和潛熱損失組成。當(dāng)然，在任何利用溫度下，更高的利用率會有更高的回收率。在求解氣液界面上的質(zhì)量擴(kuò)散方程和多組元的相平衡方程時運(yùn)用了攝動法（數(shù)學(xué)上的一種非線性方程的求解方法）。另外，對于水平管外的冷凝現(xiàn)象，更多的學(xué)者做了純蒸汽的流過管外的凝結(jié)試驗，他們仔細(xì)地研究了流動速度和方向、壓力梯度力、邊界層分離、湍流等因素對凝結(jié)換熱的影響。第2章 實(shí)驗系統(tǒng)本實(shí)驗在原有實(shí)驗臺基礎(chǔ)上改建而成，主要用到的實(shí)驗設(shè)備如下表所示：表21 實(shí)驗設(shè)備表序號實(shí)驗設(shè)備名稱數(shù)量儀器型號備注1燃燒管1天然氣燃燒產(chǎn)生煙氣2膜式燃?xì)獗?G4測天然氣流量3磅稱1測冷卻水流量4水銀溫度計8℃5銅康銅熱電偶30精度177。煙氣中的水蒸氣在管外冷凝，在實(shí)驗段底板下部通過冷凝液接收裝置進(jìn)行收集。在實(shí)驗中在每個工況下都要保證CO含量在50ppm以下，此時可以近似認(rèn)為天然氣完全燃燒。溫度計的量程為1100℃，在使用前已經(jīng)過標(biāo)定。實(shí)驗工況運(yùn)行時間采用秒表計時，記錄實(shí)驗工況運(yùn)行時間。（2）改變煙氣溫度給定燃燒功率、過量空氣系數(shù)以及蒸汽發(fā)生器閥門開度的大小，利用燃燒器后蓄熱體來調(diào)節(jié)混合氣體進(jìn)入實(shí)驗段的溫度。m21927年德國物理學(xué)家海森堡在量子力學(xué)中提出了不確定關(guān)系，后被稱為“不確定度”[17]。蒸氣流速對凝結(jié)換熱過程影響較大。潛熱主要是因為凝結(jié)液量的增大，而顯熱增大的原因在于混合氣體出口溫差不大，雖然翅片管壁面溫度微弱的增高，增大了顯熱傳遞的阻力，但混合氣體質(zhì)量流量變大，且后者占主導(dǎo)因素，因此顯熱程增大的趨勢。冷卻水管壁面溫度低于主流煙氣的露點(diǎn)溫度時，煙氣中的部分水蒸氣在水管壁面凝結(jié)，釋放出熱量，冷卻水管的壁面溫度是影響冷凝換熱的一個比較重要的因素。不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)對于混合氣體的凝結(jié)換熱過程有相當(dāng)重要的影響，當(dāng)不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大時，水蒸氣的分壓力會相應(yīng)的減小，從而降低水蒸氣凝結(jié)的推動力，水蒸氣分子通過氣態(tài)傳質(zhì)邊界層的阻力變大，在其它條件不變的情況下，凝結(jié)液量隨著不凝性氣體含量減少；同時由于水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小，使得水蒸氣凝結(jié)時的飽和溫度降低，從而增大了凝結(jié)換熱的阻力。實(shí)驗工況為：%，冷卻水管壁面溫度為45℃，煙氣進(jìn)口溫度為75℃。但是這四年將是我人生中美好的回憶。下面將通過實(shí)驗數(shù)據(jù)分析采用翅片管對于凝結(jié)換熱的影響。由于蒸氣凝結(jié)使壁面附近的蒸氣分壓力降低，而不凝性氣體的分壓力則增大。圖47 混合氣體進(jìn)口溫度對換熱系數(shù)的影響圖48 混合氣體進(jìn)口溫度對Nu數(shù)的影響圖47與圖48分別熱流密度與Nu隨溫度的變化趨勢。凝結(jié)率是指冷凝產(chǎn)生的凝結(jié)液質(zhì)量占混合氣體進(jìn)入實(shí)驗段前水蒸氣質(zhì)量的百分比［18］。（1）氣側(cè)換熱量水蒸氣冷凝釋放的熱量 ：水蒸氣汽化潛熱L僅取決于溫度，%，則潛熱量的最大相對不確定度為： (322)煙氣顯熱放熱量為 (323)由于數(shù)據(jù)處理時確定煙氣的密度和比熱都是根據(jù)溫度查表得到的，所以認(rèn)為煙氣的比熱和密度也取決于溫度，實(shí)驗溫度范圍內(nèi)其比熱相對不確定度按1%計，密度不確定度為2%，則放熱量的最大相對不確定度為： (324)（2）水側(cè)換熱量水側(cè)放熱量為： (325)同樣認(rèn)為水的比熱取決于溫度，%計，則放熱量的最大相對不確定度為：=% (326)換熱系數(shù)對應(yīng)于換熱量，分別針對潛熱和顯熱換熱系數(shù)進(jìn)行不確定度分析。 熱平衡的相對誤差選?。? (36) 理論上，該式是成立的，即滿足熱平衡的關(guān)系，但在實(shí)際實(shí)驗中，由于會有測量誤差，實(shí)際上計算出的吸熱量與放熱量不是完全相等的。管壁溫的平均溫度采用熱電偶測量的翅片管頂部和基部溫度的平均值。由于天然氣鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣中水蒸氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大為16%，所以本實(shí)驗需要根據(jù)實(shí)驗工況向煙氣中加入水蒸氣以改變水蒸氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。由于利用所測得的冷凝液量來計算潛熱換熱量以及衡量冷凝換熱的強(qiáng)度，所以冷凝液能否準(zhǔn)確完全收集就成為關(guān)鍵的問題，而這部分也是對實(shí)驗臺改進(jìn)比較多的地方。s1； d當(dāng)量直徑，m。天然氣流量的測量在燃?xì)夤艿莱隹谔幵O(shè)置的測點(diǎn)處利用秒表計時測量一定時間之內(nèi)天然氣的流量。為了防止煙氣泄露，在插入翅片管后再在管兩側(cè)通道口處塞堵保溫材料，以保證沒有煙氣泄露，并阻隔冷卻水在進(jìn)入實(shí)驗段之前已經(jīng)被加熱，保證實(shí)驗的準(zhǔn)確性。管壁的溫度采用熱電偶進(jìn)行測量，熱電偶用補(bǔ)償導(dǎo)線接出，其終端與采集板相連。實(shí)驗結(jié)果表明，當(dāng)有不凝性氣體存在時，冷凝放熱系數(shù)最小值并不一定發(fā)生在最低排管上，冷凝放熱系數(shù)最小值與冷卻水流量和不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)均有關(guān)。當(dāng)液膜界面處的混合氣體的流動處于湍流狀態(tài)時，溫度分布和濃度分布的求解變得非常困難。一般來說，排煙中的水蒸氣潛熱在60℃以下才能得以回收，能夠回收的熱量依賴于所要求的利用溫度和利用率。鍋爐中燃料的燃燒產(chǎn)物——煙氣是水蒸氣與雙原子氣體、三原子氣體及固體顆粒的混合物。不混合工質(zhì)凝結(jié)發(fā)生在當(dāng)多種蒸汽混合物凝結(jié)成各種不混合液體時。上述強(qiáng)化傳熱技術(shù)也可綜合應(yīng)用，以得到較好的強(qiáng)化傳熱效果，這種強(qiáng)化傳熱技術(shù)稱為復(fù)合強(qiáng)化傳熱技術(shù)。肋片應(yīng)加在換熱器中傳熱較差的一側(cè)，這樣對增強(qiáng)傳熱效果最好。要使傳熱器中傳熱過程強(qiáng)化，亦即要提高換熱器在單位體積、單位時間內(nèi)的換熱量，可以通過3種途徑來實(shí)現(xiàn)，即：增大平均傳熱溫差、增加換熱面積和提高傳熱系數(shù)。油溫越高油蒸氣越多，因此油表面附近空氣中的油蒸氣的濃度也就越大。畢業(yè)設(shè)計（論文） 混合氣體煙氣翅片管外換熱研究畢業(yè)論文目錄中文摘要 IABSTRACT II第1章 緒論 1 1 1 2 5 8 理論研究 9 實(shí)驗研究 10 11 11 12第2章 實(shí)驗系統(tǒng) 14 14 14 15 18 24 25第3章 實(shí)驗數(shù)據(jù)處理 27 27 28 29 34第4章 凝結(jié)換熱的影響因素分析 35 35 38 41 44 47 50第5章 結(jié)論 51致謝 52參考文獻(xiàn) 53I畢業(yè)設(shè)計（論文） 正文 1第1章 緒論自然界中可供工業(yè)生產(chǎn)使用的燃料資源主要是煤、石油和天然氣。當(dāng)空氣中的蒸汽濃度大到遇到點(diǎn)火小火焰能使其發(fā)生閃火現(xiàn)象時的油溫就是閃點(diǎn)。增大平均傳熱溫差的方法有兩種。在高溫、高壓下工作的換熱面，一般采用較為簡單的擴(kuò)展表面換熱面。凝結(jié)是蒸氣受冷卻或在加壓條件下放出潛熱形成液相的過程。在這些凝結(jié)方式中，膜狀凝結(jié)的研究較為廣泛和深入，在工業(yè)設(shè)備中也最為常見。一般情況下，沿?zé)煔庑谐?，隨著熱交換的進(jìn)行、煙氣溫度的降低，煙氣中的上述各種成分僅放出顯熱，將熱量傳給工質(zhì)。如果利用溫度接近排煙的露點(diǎn)溫度，僅能回收較少的熱量。因此，邊界層法在應(yīng)用上受到了限制。上海交通大學(xué)谷波等人對螺紋管的膜狀冷凝換熱進(jìn)行了分析計算，并建立了換熱模型，對影響其換熱的結(jié)構(gòu)參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行了分析探討［13］。熱電偶的電壓信號通過采集板進(jìn)入計算機(jī)，由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集存儲并進(jìn)行相關(guān)處理。整個實(shí)驗系統(tǒng)管道外部包裹15mm巖棉材料，以減小向環(huán)境的熱損失，并且能夠保證煙氣中的水蒸氣在進(jìn)入實(shí)驗段之前沒有發(fā)生冷凝，保證實(shí)驗的準(zhǔn)確性。因為此時測量的是實(shí)際溫度與壓力下的流量，需要在計算時利用測得的環(huán)境溫度換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣流量。； ν混合氣體的運(yùn)動粘度系數(shù)，m2在實(shí)驗中冷凝液接收裝置采用菱形凹槽的設(shè)計。為了得到較大流速的混合氣體，實(shí)驗中利用旋轉(zhuǎn)風(fēng)泵向煙氣中加入空氣，此時需要利用蒸汽發(fā)生器同時向煙氣中注入水蒸氣，以彌補(bǔ)由于加入空氣而引起的水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化。Nu的確定總體換熱努謝爾數(shù)為： （33）其中： 混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)，W所以在處理數(shù)據(jù)時，選取了實(shí)驗段總的傳熱量為： (37) 實(shí)驗結(jié)果是通過測量手段獲得的，由于很多無法克服的因素，在通常的情況下，很難得到所測物理量的真值，測量受環(huán)境及測試手段的影響很大。（1）潛熱換熱系數(shù)潛熱換熱系數(shù)為： (327)換熱面積取決于對管尺寸的測量，%，則潛熱換熱系數(shù)的最大相對不確定度為 (328)（2）顯熱換熱系數(shù)同理，顯熱換熱系數(shù)的最大相對不確定度為 (329)本章主要介紹了實(shí)驗數(shù)據(jù)處理方法。從圖中可以看出，隨著Re的增加，凝結(jié)率成下降的趨勢。潛熱熱流密度變化趨勢與凝結(jié)率大致相同，其原因在于潛熱量主要由凝結(jié)液質(zhì)量決定。不凝性氣體逐漸積聚在液膜外面，形成一層不凝性氣膜，蒸氣分子必須靠擴(kuò)散穿過這層氣膜才能到達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)。圖417 Re的變化對于潛熱換熱系數(shù)的影響圖418 Re的變化對顯熱換熱系數(shù)的影響圖419 Re的變化對Nu的影響圖41418所示的是在Re不斷增加的情況下，在同管徑的翅片管與光管外發(fā)生凝結(jié)換熱時潛熱和顯熱換熱系數(shù)的變化。本論文是在我的指導(dǎo)教師賈xx教授的悉心指導(dǎo)下完成的。從圖中可以看出，隨著Re的增加，無論是顯熱還是潛熱換熱系數(shù)以及Nu都隨之增加，翅片管外凝結(jié)的增長速度十分明顯，反映翅片管對于參數(shù)變化的反應(yīng)更敏感，使凝結(jié)換熱的強(qiáng)度更大。本實(shí)驗中不凝性氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是77%90%，是含有中等不凝性氣體的混合氣體的冷凝。Nu變化趨勢由于總的換熱量變化不大，而趨勢較為平緩。圖43 混合氣體流速對換熱系數(shù)的影響圖43是熱流密度隨著混合氣體流速增加的變化趨勢，從圖中可以看出潛熱是復(fù)合換熱過程中的主要方面，且潛熱與顯熱的熱流密度均隨Re增大而增大。第4章 凝結(jié)換熱的影響因素分析 本章主要是通過對實(shí)驗數(shù)據(jù)的整理分析，考察各影響因素對冷凝換熱的影響規(guī)律，及采用翅片管對實(shí)驗的影響。即無論用什么手段都只能知道所測物理量在一定范圍內(nèi)分布的值?！?；h傳熱系數(shù)，W（1）改變煙氣流速通過改變?nèi)紵β逝c過量空氣系數(shù)調(diào)節(jié)煙氣的體積流量，通過計算值，調(diào)節(jié)蒸汽發(fā)生器的閥門大小，向煙氣中加入不同質(zhì)量的水蒸氣，得到不同體積流量而相同水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的混合氣體。采用稱量的方法對接收的冷凝液的質(zhì)量進(jìn)行確