本文關鍵詞：集束相變換熱器管內(nèi)沸騰傳熱性能實驗研究

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【摘要】：工業(yè)鍋爐是企業(yè)能源轉(zhuǎn)換的重要設備,廣泛存在于各種工業(yè)應用中,而鍋爐排煙是造成熱損失的主要原因,排煙帶走的熱量占全部熱損失的70~80%。由鍋爐排煙帶走的低溫煙氣余熱資源的回收利用是近年節(jié)能減排工作的重點。在整個低溫煙氣余熱回收系統(tǒng)中,排煙溫度過高與換熱器的低溫腐蝕成為相互矛盾、相互制約的兩個因素。為了解決這一問題,本課題采用了集束相變換熱器技術(shù)。集束相變換熱器是在多根并聯(lián)的密閉管排束構(gòu)件內(nèi)利用相變工質(zhì)汽化潛熱傳遞熱量的裝置。相變下段“蒸發(fā)段”的水吸收熱量汽化成的飽和蒸汽,在一定的壓差驅(qū)動下上升到相變上段,放出熱量,然后凝結(jié)成液體。相變上段的飽和水經(jīng)汽水分離器回到相變下段,并再次汽化。工質(zhì)如此往復循環(huán)相變,完成熱量從高端向低端的單向傳熱。本文主要研究集束相變換熱器核心部分“蒸發(fā)段”的傳熱性能,搭建集束相變換熱器開式實驗系統(tǒng),回收燃氣輪機產(chǎn)生低溫煙氣的余熱。在一個大氣壓下,工質(zhì)蒸發(fā)溫度大約為100℃,管壁溫度在105℃左右,管壁溫度隨工況的改變變化很小,壁溫控制在酸露點以上,因此該系統(tǒng)能有效防止低溫腐蝕。實驗結(jié)果表明,管內(nèi)流動沸騰時,在過熱度4~10℃范圍內(nèi),沸騰換熱系數(shù)隨著熱流密度的增加而增大,擬合出的管內(nèi)流動沸騰換熱系數(shù)公式為h=0.39×q0.89×p0.15(15000q35000)。在相同實驗條件下,本實驗得到的整體換熱系數(shù)與管內(nèi)單相對流換熱實驗的結(jié)果相比提高了10~20%。對云南某煙廠尾部煙氣余熱利用進行改造,在增加集束相變換熱器余熱回收裝置后,排煙溫度從170℃降低到140℃,每年可回收熱量1075MJ,減少蒸汽耗量15t,年節(jié)省標煤222t,折合人民幣362000元,投資回收期為22個月。同時每年可減少CO2排放量449.7t,減少SO2排放量26.6t。由此可以看出,集束相變換熱器在余熱回收系統(tǒng)的應用是一項值得推廣的節(jié)能減排措施,能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟和環(huán)境效益,這既響應了國家的能源政策,又減少了污染物的排放。
【關鍵詞】：集束相變換熱器 沸騰 低溫煙氣 性能評價
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK172
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 符號8-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 低溫煙氣余熱10-14
• 1.2.1 熱管技術(shù)11-13
• 1.2.2 冷凝鍋爐13-14
• 1.3 集束相變換熱器研究現(xiàn)狀14-17
• 1.4 沸騰換熱研究概述17-20
• 1.5 研究內(nèi)容20-21
• 2 煙氣余熱回收實驗方案21-32
• 2.1 實驗原理和方法21-22
• 2.2 實驗裝置22-25
• 2.2.1 燃氣輪機22-23
• 2.2.2 煙氣余熱換熱器23-25
• 2.3 實驗系統(tǒng)設計25-26
• 2.4 數(shù)據(jù)采集26-28
• 2.4.1 溫度采集26-27
• 2.4.2 流量測量27-28
• 2.4.3 實驗測量儀器匯總28
• 2.5 實驗步驟28-29
• 2.5.1 管內(nèi)沸騰實驗28-29
• 2.5.2 單相對流換熱實驗29
• 2.6 實驗誤差分析29-31
• 2.6.1 測量誤差分析29-30
• 2.6.2 溫度、壓力和流量的測量誤差30-31
• 2.7 本章小結(jié)31-32
• 3 實驗結(jié)果與分析32-45
• 3.1 實驗數(shù)據(jù)32-35
• 3.1.1 管內(nèi)沸騰換熱32-33
• 3.1.2 管內(nèi)單相對流換熱33-35
• 3.2 熱平衡計算35-40
• 3.2.1 自然對流熱損失35-37
• 3.2.2 熱平衡分析計算37-40
• 3.3 沸騰換熱分析40-41
• 3.4 單相對流換熱與沸騰對流換熱性能對比41-43
• 3.5 本章小結(jié)43-45
• 4 工程應用45-53
• 4.1 工程背景45-47
• 4.1.1 工程概況45-46
• 4.1.2 酸露點計算46-47
• 4.2 換熱器設計47-50
• 4.2.1 對流換熱系數(shù)的計算49-50
• 4.2.2 換熱面積的確定50
• 4.3 經(jīng)濟性效益50-52
• 4.4 環(huán)境效應52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 結(jié)論53-54
• 致謝54-55
• 參考文獻55-57

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