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含湿气体横掠管束的凝结对流传热实验研究

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摘要

主要符号说明

第一章 绪论

1.1 课题的研究背景及意义

1.1.1 烟气余热利用的意义

1.1.2 烟气余热利用的技术

1.2 含湿气体凝结对流传热特性的研究现状

1.2.1 含湿气体凝结对流传热的机理

1.2.2 含湿气体凝结对流传热的实验研究现状

1.2.3 含湿气体凝结对流传热的理论研究现状

1.3 课题研究目的及内容

1.4 本章小结

参考文献

第二章 实验系统以及数据处理方法

2.1 实验系统及步骤

2.2 实验设备及仪器

2.2.1 空气压缩机

2.2.2 直流式蒸汽发生器

2.2.3 电加热器及智能PID仪表

2.2.4 玻璃转子流量计

2.2.5 数字显示温控器

2.2.6 热电偶丝的焊接和标定

2.2.7 温湿度变送器

2.2.8 U型管压力计

2.2.9 数据采集器

2.3 实验数据的处理方法

2.3.1 湿空气物性参数的计算

2.3.2 换热系数的计算

2.3.3 凝结对流传热关联式的拟合

2.4 实验误差分析

2.4.1 直接测量误差分析

2.4.2 间接测量误差分析

2.5 本章小结

参考文献

第三章 不同因素对凝结水产率影响的实验研究

3.1 实验过程中的变量

3.2 不同因素对凝结水产率的影响规律

3.2.1 水蒸气质量分数对凝结水产率的影响规律

3.2.2 含湿气体流速对凝结水产率的影响规律

3.2.3 冷却水进口温度对凝结水产率的影响规德

3.3 本章小结

参考文献

第四章 含湿气体凝结对流传热特性的实验研究

4.1 不同因素对总传热系数的影响规律

4.1.1 水蒸气质量分数对总传热系数的影响规律

4.1.2 含湿气体流速对总传热系数的影响规律

4.1.3 冷却水进口温度对总传热系数的影响规律

4.2 不同因素对气侧凝结对流换热系数的影响规律

4.2.1 水蒸气质量分数对气侧凝结对流换热系数的影响规律

4.2.2 含湿气体流速对气侧凝结对流换热系数的影响规律

4.2.3 冷却水进口温度对气侧凝结对流换热系数的影响规律

4.3 水平管束表面换热系数的实验关联式

4.4 本章小结

参考文献

第五章 结论与展望

5.1 全文总结

5.2 进一步研究建议

致谢

作者简介,攻读硕士学位期间的学术成果

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摘要

随着经济的快速增长,我国的能源消费数量也日益俱增。当前我国能源利用效率仅为30%,其中很多能量未得到合理利用而以余热的形式排放到大气中去,造成能源的极大浪费。烟气余热是整个工业余热中的主要部分,它资源丰富且广泛存在于各行业的生产过程中,而我国余热资源的回收率仅为34.9%,余热利用空间和节能潜力巨大。余热利用过程中一般会出现水蒸气的凝结并释放潜热,同时产生的凝结液可以吸收烟气中部分酸性气体。因此,研究含湿气体横掠管束的凝结对流传热特性具有重要的工程应用价值。
  本文在自行设计的含湿气体凝结对流换热实验装置上,模拟了燃气锅炉烟气余热回收利用过程,系统地研究了水蒸气质量分数、含湿气体流速及冷却水进口温度等因素对含湿气体换热过程中凝结水产率、气侧凝结对流换热系数和总传热系数的影响规律,同时获得了本实验条件下管束表面凝结对流换热系数的实验关联式。
  实验结果表明,水蒸气质量分数对凝结水产率、气侧凝结对流换热系数及总传热系数的影响比较显著。因为水蒸气含量的增加一方面由于空气含量的变小,气膜的厚度减小,使得蒸汽分子向气液界面扩散的阻力变小,另一方面也使得混合气体的饱和温度变大,从而导致铜管内外侧的总传热温差增大,提高了传热过程的驱动力,这两方面的共同影响使换热过程得到了强化。
  随着含湿气体流速的增加,凝结水的产率、气侧凝结对流换热系数及总传热系数明显增大。这主要由于混合气体流速的提高时,气体在流动过程中的扰动程度越剧烈,更有助于传热边界层的破坏,从而减少了水蒸气穿过空气层到达凝结界面的阻力,加快了水蒸气的凝结过程,起到强化换热的效果。
  提高冷却水进口温度,凝结水产率、气侧凝结对流换热系数数和总传热系数均减小。主要是因为混合气体与管壁间的温差减小,主流区域与管壁附近的水蒸气浓度差减小,使得换热过程的传热传质作用得到削弱。
  最后根据实验研究结果,提出了含湿气体横掠管束的凝结对流传热实验关联式,此公式能较好地将实验值与预测值的偏差控制在15%之内。

著录项

  • 作者

    李俊;

  • 作者单位

    东南大学;

  • 授予单位 东南大学;
  • 学科 动力工程及工程热物理;热能工程
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 吴新;
  • 年度 2015
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TK115;
  • 关键词

    余热利用; 含湿气体; 凝结过程; 对流换热系数;

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