【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(xiàn)拐點(diǎn)的位置要滯后于第二排管。圖46 混合氣體進(jìn)出口溫度對凝結(jié)率的影響圖46為管束凝結(jié)率隨混合氣體溫度升高的變化曲線，由于第二、三排管凝結(jié)作用的增強(qiáng)，其增加的量在某一點(diǎn)超過第一排減小的量，所以凝結(jié)率趨勢為先變小后變大，但變化不大。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。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?；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(diǎn)溫度時(shí)，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(gè)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(jìn)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(jìn)口溫度的改變只是對凝結(jié)換熱的間接影響因素，但在實(shí)驗(yàn)中是可以直接改變的因素，所以本文以冷卻水進(jìn)口溫度為變量來研究冷卻水管壁面溫度的變化對冷凝產(chǎn)生的影響。本次實(shí)驗(yàn)的工況為：，%，混合氣進(jìn)進(jìn)口溫度為76℃。圖49 冷卻水管壁面溫度對凝結(jié)水量的影響圖410 冷卻水管壁面溫度對凝結(jié)率的影響圖49和圖410分別為凝結(jié)水量與凝結(jié)率隨冷卻水進(jìn)口溫度的變化曲線。從圖中可以看出，隨著冷卻水進(jìn)口溫度的升高，凝結(jié)水量與凝結(jié)率呈下降的趨勢。圖411 冷卻水管壁面溫度對換熱系數(shù)的影響圖412 冷卻水管壁面溫度對Nu數(shù)的影響隨著冷卻水進(jìn)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(jìn)口溫度與管壁的溫差減小，顯熱換熱系數(shù)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(zhì)量傳遞的驅(qū)動(dòng)力。濃度差減小，傳質(zhì)的環(huán)境遭到惡化，削弱了傳質(zhì)的作用，所以潛熱換熱系數(shù)減小。這種情況下，衡量總體換熱強(qiáng)度的Nu也隨之減小，即凝結(jié)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(jié)換熱系數(shù)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(dāng)含有不凝性氣體的蒸氣同低于其露點(diǎn)的冷卻壁面接觸時(shí)，緊靠壁面的蒸氣墊子開始凝結(jié)，形成一層凝結(jié)液膜。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。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)。這層氣膜熱阻較大，因而使凝結(jié)換熱系數(shù)大為降低。本實(shí)驗(yàn)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。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(shí)，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(dòng)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(shí)由于水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的減小，使得水蒸氣凝結(jié)時(shí)的飽和溫度降低，從而增大了凝結(jié)換熱的阻力。實(shí)驗(yàn)工況為：混合氣體進(jìn)口溫度為87℃、Re為407，℃。圖413 不凝性氣體含量對凝結(jié)液量的影響圖414 不凝性氣體含量對凝結(jié)率的影響圖413與圖414分別是凝結(jié)液量與凝結(jié)率隨不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化規(guī)律。從圖中可以看到每排管的凝結(jié)液量均隨著不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而呈現(xiàn)下降的趨勢，凝結(jié)率則隨著不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加呈現(xiàn)微弱的減小的趨勢。不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)對凝結(jié)換熱的影響也就反映出水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的不同對凝結(jié)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(shí)驗(yàn)所用鍋爐燃燒天然氣所能夠產(chǎn)生的最大的水蒸氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是16%。為了滿足實(shí)驗(yàn)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(zhì)量分?jǐn)?shù)。不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，實(shí)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(gè)傳質(zhì)的邊界層，對流傳質(zhì)的推動(dòng)力減弱，而在其它條件不變的情況下，在單位時(shí)間內(nèi)凝結(jié)下來的水越來越少，所以水蒸氣凝結(jié)率降低，潛熱換熱系數(shù)降低，Nu降低。圖415 不凝性氣體含量對換熱系數(shù)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(jié)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(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化，從圖中可以看出Nu數(shù)的變化較為劇烈，說明不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)對凝結(jié)換熱的影響非常大。通過增大換熱面積以強(qiáng)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(shí)還能提高凝結(jié)過程中的傳質(zhì)系數(shù)。下面將通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析采用翅片管對于凝結(jié)換熱的影響。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(shí)潛熱和顯熱換熱系數(shù)的變化。圖419所示的是在翅片管與光管外發(fā)生凝結(jié)時(shí)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(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。實(shí)驗(yàn)工況為：%，冷卻水管壁面溫度為45℃，煙氣進(jìn)口溫度為75℃。通過計(jì)算，發(fā)現(xiàn)在管徑相同的情況下，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，潛熱換熱系數(shù)最大增加了一倍，Nu最大增加了四倍?？梢姴捎贸崞軐δY(jié)換熱起到了重要的增強(qiáng)作用。翅片管外的凝結(jié)換熱可以近似分解為翅片管側(cè)壁和水平光管兩部分，翅片管側(cè)壁近似認(rèn)為一個(gè)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(shù)比有 （41）可見，若Hd，則在同一表面溫度下，凝結(jié)液膜厚度小的多，則該翅片管的傳熱系數(shù)可比水平管的大得多。而傳熱強(qiáng)的地方傳質(zhì)也強(qiáng)，所以潛熱換熱系數(shù)也比光管的大得多。但是采用翅片管會對混合氣體的流動(dòng)產(chǎn)生阻力作用，會阻礙換熱的進(jìn)行。但是由于其流動(dòng)阻力產(chǎn)生的削弱作用相比對傳熱和傳質(zhì)的增強(qiáng)作用來說小的多，所以整體表現(xiàn)為翅片能夠?qū)淠龘Q熱產(chǎn)生增強(qiáng)作用。 本章主要針對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，得到了實(shí)驗(yàn)中幾個(gè)主要的影響因素對于凝結(jié)換熱的影響規(guī)律，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）在影響凝結(jié)換熱的眾多因素中，煙氣進(jìn)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(qiáng)度增強(qiáng)，水蒸氣的凝結(jié)率降低；（3）隨著不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，水蒸氣的凝結(jié)率增加，但是凝結(jié)換熱的強(qiáng)度減弱；（4）采用翅片管極強(qiáng)的增大了凝結(jié)換熱的強(qiáng)度。第5章 結(jié)論翅片作為一種強(qiáng)化傳熱的方式在生產(chǎn)生活中應(yīng)用比較廣泛，但是對于翅片表面的凝結(jié)換熱機(jī)理還不清晰。本文主要是針對含濕混合氣體（水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)是10%23%）橫掠翅片管時(shí)的冷凝換熱特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。主要得到以下結(jié)論：（1）在影響凝結(jié)換熱的眾多因素中，煙氣進(jìn)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(jìn)口溫度的增加，水蒸氣的過熱度增加，凝結(jié)越來越難發(fā)生，使得潛熱換熱系數(shù)減小，所以說煙氣進(jìn)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(shù)和Nu都減?。唬?）隨著流速的增加，冷凝換熱的強(qiáng)度增強(qiáng)，水蒸氣的凝結(jié)率降低；（3）隨著不凝性氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加，水蒸氣的凝結(jié)率增加，但是凝結(jié)換熱的強(qiáng)度減弱；（4）采用翅片管極強(qiáng)的增大了凝結(jié)換熱的強(qiáng)度，在管徑相同的情況下，在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)，凝結(jié)換熱系數(shù)增加一倍，Nu增加了四倍。致謝四年的大學(xué)時(shí)光匆匆而過，畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成也即意味著大學(xué)的結(jié)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(dǎo)教師賈xx教授的悉心指導(dǎo)下完成的。老師孜孜不倦的工作精神、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和科學(xué)的教學(xué)方法使我受益匪淺，在此衷心感謝對我的關(guān)心與指導(dǎo)！感謝王xx學(xué)長在課題的實(shí)驗(yàn)中給予的幫助和指導(dǎo)！感謝實(shí)驗(yàn)室的xx等學(xué)長在本課題工作中給予的建議和指導(dǎo)！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(xué)習(xí)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(xué)業(yè)上給予莫大的支持，在生活中給予無微的關(guān)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(xué)和朋友致以最真誠的感謝！參考文獻(xiàn)[1][M].北京：冶金工業(yè)出版社，.[2][M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，.[3]林宗虎，汪軍，李瑞陽，[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，.[4]徐濟(jì)鋆，[M].北京：原子能出版社，.[5]楊世銘，陶文銓．傳熱學(xué)[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 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