【正文】 三排管的變化規(guī)律與原因與第二排相同，不同的是，其出現拐點的位置要滯后于第二排管。圖46 混合氣體進出口溫度對凝結率的影響圖46為管束凝結率隨混合氣體溫度升高的變化曲線，由于第二、三排管凝結作用的增強，其增加的量在某一點超過第一排減小的量，所以凝結率趨勢為先變小后變大，但變化不大。圖47 混合氣體進口溫度對換熱系數的影響圖48 混合氣體進口溫度對Nu數的影響圖47與圖48分別熱流密度與Nu隨溫度的變化趨勢。潛熱熱流密度變化趨勢與凝結率大致相同，其原因在于潛熱量主要由凝結液質量決定?；旌蠚怏w主流溫度對于顯熱的影響在于改變了換熱的溫差，所以隨著混合氣體主流溫度的升高，顯熱熱流密度呈增大的趨勢。Nu變化趨勢由于總的換熱量變化不大，而趨勢較為平緩。冷卻水管壁面溫度低于主流煙氣的露點溫度時，煙氣中的部分水蒸氣在水管壁面凝結，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。而在其它條件不變的情況下，單純改變冷卻水進口溫度引起的直接效果就是冷卻水管壁面溫度的改變?？梢哉f冷卻水進口溫度的改變只是對凝結換熱的間接影響因素，但在實驗中是可以直接改變的因素，所以本文以冷卻水進口溫度為變量來研究冷卻水管壁面溫度的變化對冷凝產生的影響。本次實驗的工況為：，%，混合氣進進口溫度為76℃。圖49 冷卻水管壁面溫度對凝結水量的影響圖410 冷卻水管壁面溫度對凝結率的影響圖49和圖410分別為凝結水量與凝結率隨冷卻水進口溫度的變化曲線。從圖中可以看出，隨著冷卻水進口溫度的升高，凝結水量與凝結率呈下降的趨勢。圖411 冷卻水管壁面溫度對換熱系數的影響圖412 冷卻水管壁面溫度對Nu數的影響隨著冷卻水進口溫度的增加，在其它條件不變的情況下，管壁和液膜的溫度也隨之升高，煙氣進口溫度與管壁的溫差減小，顯熱換熱系數略有下降。而隨著管壁溫度升高，則靠近管壁處的水蒸氣分子分壓力迅速升高[19]，而由于其它條件不發(fā)生變化，這樣主流區(qū)域與管壁處水蒸氣的濃度差減小，而濃度差是質量傳遞的驅動力。濃度差減小，傳質的環(huán)境遭到惡化，削弱了傳質的作用，所以潛熱換熱系數減小。這種情況下，衡量總體換熱強度的Nu也隨之減小，即凝結換熱遭到破壞。如圖411，412.在蒸氣中如果含有空氣等不凝性氣體將使凝結換熱系數大為降低?；旌蠚怏w的總壓力等于蒸氣分壓力和不凝性氣體分壓力之和，當含有不凝性氣體的蒸氣同低于其露點的冷卻壁面接觸時，緊靠壁面的蒸氣墊子開始凝結，形成一層凝結液膜。由于蒸氣凝結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。不凝性氣體逐漸積聚在液膜外面，形成一層不凝性氣膜，蒸氣分子必須靠擴散穿過這層氣膜才能到達液膜表面進行凝結。這層氣膜熱阻較大，因而使凝結換熱系數大為降低。本實驗中不凝性氣體的質量分數是77%90%，是含有中等不凝性氣體的混合氣體的冷凝。不凝性氣體質量分數對于混合氣體的凝結換熱過程有相當重要的影響，當不凝性氣體質量分數增大時，水蒸氣的分壓力會相應的減小，從而降低水蒸氣凝結的推動力，水蒸氣分子通過氣態(tài)傳質邊界層的阻力變大，在其它條件不變的情況下，凝結液量隨著不凝性氣體含量減少；同時由于水蒸氣質量分數的減小，使得水蒸氣凝結時的飽和溫度降低，從而增大了凝結換熱的阻力。實驗工況為：混合氣體進口溫度為87℃、Re為407，℃。圖413 不凝性氣體含量對凝結液量的影響圖414 不凝性氣體含量對凝結率的影響圖413與圖414分別是凝結液量與凝結率隨不凝性氣體質量分數的變化規(guī)律。從圖中可以看到每排管的凝結液量均隨著不凝性氣體質量分數的增加而呈現下降的趨勢，凝結率則隨著不凝性氣體質量分數的增加呈現微弱的減小的趨勢。不凝性氣體質量分數對凝結換熱的影響也就反映出水蒸氣質量分數的不同對凝結換熱的影響。由于一般來說，工業(yè)或供熱鍋爐所排出的煙氣中水蒸氣含量變化范圍很小，實驗所用鍋爐燃燒天然氣所能夠產生的最大的水蒸氣的質量分數是16%。為了滿足實驗的需求，采用朝煙氣中加入蒸汽的方法來改變煙氣中水蒸氣含量，即可以改變不凝性氣體的質量分數。不凝性氣體質量分數的增加，實際上就是混合氣體中水蒸氣的含量在減少，則不凝性氣體的分壓力提高，在液膜外形成一個傳質的邊界層，對流傳質的推動力減弱，而在其它條件不變的情況下，在單位時間內凝結下來的水越來越少，所以水蒸氣凝結率降低，潛熱換熱系數降低，Nu降低。圖415 不凝性氣體含量對換熱系數的影響圖415為管束熱流密度的變化曲線，從圖中可以看出，潛熱熱流密度由于凝結液量減少而成下降的趨勢，且變化劇烈；而顯熱熱流密度則基本變化不大，與單翅片管的變化規(guī)律相同。圖416 不凝性氣體含量對Nu的影響圖416為Nu隨不凝性氣體質量分數的變化，從圖中可以看出Nu數的變化較為劇烈，說明不凝性氣體質量分數對凝結換熱的影響非常大。通過增大換熱面積以強化傳熱是增加傳熱量的一種有效途徑。采用翅片管后，不僅增加了換熱面積，同時還能提高凝結過程中的傳質系數。下面將通過實驗數據分析采用翅片管對于凝結換熱的影響。圖417 Re的變化對于潛熱換熱系數的影響圖418 Re的變化對顯熱換熱系數的影響圖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)生凝結換熱時潛熱和顯熱換熱系數的變化。圖419所示的是在翅片管與光管外發(fā)生凝結時Nu隨Re的變化。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以及Nu都隨之增加，翅片管外凝結的增長速度十分明顯，反映翅片管對于參數變化的反應更敏感，使凝結換熱的強度更大。實驗工況為：%，冷卻水管壁面溫度為45℃，煙氣進口溫度為75℃。通過計算，發(fā)現在管徑相同的情況下，在實驗范圍內，潛熱換熱系數最大增加了一倍，Nu最大增加了四倍?？梢姴捎贸崞軐δY換熱起到了重要的增強作用。翅片管外的凝結換熱可以近似分解為翅片管側壁和水平光管兩部分，翅片管側壁近似認為一個高為H的豎直平壁，水平管直徑為d，則豎壁與水平管的傳熱系數比有 （41）可見，若Hd，則在同一表面溫度下，凝結液膜厚度小的多，則該翅片管的傳熱系數可比水平管的大得多。而傳熱強的地方傳質也強，所以潛熱換熱系數也比光管的大得多。但是采用翅片管會對混合氣體的流動產生阻力作用，會阻礙換熱的進行。但是由于其流動阻力產生的削弱作用相比對傳熱和傳質的增強作用來說小的多，所以整體表現為翅片能夠對冷凝換熱產生增強作用。 本章主要針對實驗結果進行了分析，得到了實驗中幾個主要的影響因素對于凝結換熱的影響規(guī)律，主要表現在以下幾個方面：（1）在影響凝結換熱的眾多因素中，煙氣進口溫度和冷卻水管壁面溫度的增加都對潛熱換熱起到了抑制的作用；（2）隨著流速的增加，冷凝換熱的強度增強，水蒸氣的凝結率降低；（3）隨著不凝性氣體質量分數的增加，水蒸氣的凝結率增加，但是凝結換熱的強度減弱；（4）采用翅片管極強的增大了凝結換熱的強度。第5章 結論翅片作為一種強化傳熱的方式在生產生活中應用比較廣泛，但是對于翅片表面的凝結換熱機理還不清晰。本文主要是針對含濕混合氣體（水蒸氣質量分數是10%23%）橫掠翅片管時的冷凝換熱特性進行實驗研究。主要得到以下結論：（1）在影響凝結換熱的眾多因素中，煙氣進口溫度和冷卻水管壁面溫度的增加都對潛熱換熱起到了抑制的作用，隨著煙氣進口溫度的增加，水蒸氣的過熱度增加，凝結越來越難發(fā)生，使得潛熱換熱系數減小，所以說煙氣進口溫度的提高降低了熱能的回收率；而冷卻水管壁面溫度的升高，潛熱換熱系數和Nu都減??；（2）隨著流速的增加，冷凝換熱的強度增強，水蒸氣的凝結率降低；（3）隨著不凝性氣體質量分數的增加，水蒸氣的凝結率增加，但是凝結換熱的強度減弱；（4）采用翅片管極強的增大了凝結換熱的強度，在管徑相同的情況下，在實驗范圍內，凝結換熱系數增加一倍，Nu增加了四倍。致謝四年的大學時光匆匆而過，畢業(yè)設計的完成也即意味著大學的結束。但是這四年將是我人生中美好的回憶。本論文是在我的指導教師賈xx教授的悉心指導下完成的。老師孜孜不倦的工作精神、嚴謹的治學態(tài)度和科學的教學方法使我受益匪淺，在此衷心感謝對我的關心與指導！感謝王xx學長在課題的實驗中給予的幫助和指導！感謝實驗室的xx等學長在本課題工作中給予的建議和指導！感謝張xx老師對于課題的支持和幫助！感謝我身邊的朋友們默默的支持，讓我緊張的學習之余，感到快樂、放松！感謝各位評閱老師在繁忙之中評閱我的論文！最后感謝我的家人，在我的學業(yè)上給予莫大的支持，在生活中給予無微的關心，讓我順利地走到今天！此恩此情，終生不忘！在此論文成稿之際，向所有幫助過我的老師、同學和朋友致以最真誠的感謝！參考文獻[1][M].北京：冶金工業(yè)出版社，.[2][M].北京：機械工業(yè)出版社，.[3]林宗虎，汪軍，李瑞陽，[M].北京：化學工業(yè)出版社，.[4]徐濟鋆，[M].北京：原子能出版社，.[5]楊世銘，陶文銓．傳熱學[M].高等教育出版社，2003年8月[6]施明恒，甘永平，[M].高等教育出版社，1995年6月[7],Effects of a Small Amount of Noncondensable Gas on Film Condensation of Multiponent Mixtures, Mass Transfer,414,1985[8] 賈力，齊巍，吳冬梅，張?zhí)锾铮琜J].熱科學與技術，2007，6（4）：300－303.[9] 熊孟清，林宗虎，[J].熱能動力工程，1997（5）：377－380.[10] 笪耀東，車得福，莊正寧，劉衛(wèi)東，[J].工業(yè)鍋爐，2003（1）：12－15.[11] 馬其良，戴躍忠，丁偉杰，[J].能源研究與信息，2004（4）：225－231.[12] 莊正寧，唐桂華，朱長新，不凝性氣體存在時水平管束冷凝換熱特性的試驗研究[J].西安交通大學學報，2000（7）：35－38.[13] 谷波，魏躍文，韓榮梅，低螺紋管的冷凝換熱分析[J].制冷學報，2001（4）： 6－10.[14] 崔永章，錢申賢，天然氣熱水器翅片式冷凝換熱器的計算方法[J].煤氣與熱力，2000，20（6）：410413.[15]游伯坤，闞家鉅，—熱電偶和熱電阻[M].[16]劉智敏，陳坤堯，翁懷真，[17][D].[18]笪耀東. 高水分煙氣對流冷凝換熱與傳質熱性實驗研究[D]. 西安. . 4345[19]李孝萍，賈力，（1）.6971第53頁