防腐鍍（涂）層管束表面對(duì)流凝結(jié)換熱特性實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國(guó)的能源消費(fèi)總量日益俱增，但能源利用效率僅為30％，其中很多未利用的能量以余熱的形式排放到大氣中，造成能源的極大浪費(fèi)。煙氣余熱是整個(gè)工業(yè)余熱的主要部分，并且煙氣余熱的回收率僅為34.9％，因此，煙氣余熱回收利用的空間和潛力巨大。低溫?zé)煔庥酂峄厥绽貌粌H可以回收煙氣中水蒸氣的潛熱和煙氣的顯熱來(lái)提高鍋爐熱效率，而且產(chǎn)生的凝結(jié)液可以吸收煙氣中部分酸性氣體，因此具有節(jié)能與環(huán)保的功效。但是，低溫?zé)煔獾挠酂峄厥罩饕媾R著換熱溫

2、差低和換熱器低溫腐蝕嚴(yán)重兩個(gè)難題，解決這兩個(gè)難題最合適的途徑是尋找促進(jìn)珠狀凝結(jié)和抑制低溫腐蝕的換熱表面。因此，研究不同鍍（涂）層管束的對(duì)流凝結(jié)換熱特性及耐蝕性能具有重要的工程應(yīng)用和學(xué)術(shù)價(jià)值。
　　本文在自行設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)裝置上，模擬了低溫?zé)煔庥酂峄厥绽玫倪^(guò)程，系統(tǒng)地研究了紫銅、Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和聚四氟乙烯(PTFE)涂層管束的對(duì)流凝結(jié)換熱特性及耐蝕性能，并通過(guò)多元線性擬合得出了紫銅、Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和

3、PTFE涂層管束的對(duì)流凝結(jié)復(fù)合換熱Nu的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。
　　腐蝕性能實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，紫銅管表面的腐蝕速度為84.2 mg/(dm2·d)，Ni-P鍍層管、Ni-P-Cu鍍層管和PTFE涂層管表面的耐蝕性能明顯優(yōu)于銅管，腐蝕速度分別為13.8、11.5和5.2 mg/(dm2·d)，PTFE涂層管表面具有最佳的耐蝕性能;穿透能力強(qiáng)的氯離子破壞紫銅管表面的氧化膜，使其發(fā)生了嚴(yán)重的點(diǎn)蝕;Ni-P鍍層管中鎳與氯離子生成易溶解的氯化鎳，并出現(xiàn)

4、了膜富磷現(xiàn)象，微觀表面出現(xiàn)了腐蝕裂痕;Ni-P-Cu鍍層管的鍍層中銅元素的加入增強(qiáng)了耐蝕性能，微觀表面僅有一個(gè)點(diǎn)蝕區(qū)域，未有腐蝕裂痕出現(xiàn);PTFE分子中氟原子幾乎覆蓋了整個(gè)碳鏈骨架，使PTFE涂層管表面具有超強(qiáng)的耐蝕性能，阻斷了紫銅管表面與腐蝕介質(zhì)的接觸。
　　換熱性能實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，含濕氣體流速越大，水蒸氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，紫銅、Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和PTFE涂層管束的凝結(jié)換熱系數(shù)、氣側(cè)對(duì)流凝結(jié)復(fù)合換熱系數(shù)和總換熱系數(shù)越

5、大;紫銅管管外凝結(jié)狀態(tài)主要為膜狀凝結(jié)，而Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和PTFE涂層管外主要以珠狀凝結(jié)為主;Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和PTFE涂層管束凝結(jié)換熱系數(shù)相比紫銅管管束分別提高5％～35％、14％～61％和10％～48％，Ni-P-Cu鍍層管束具有最佳的凝結(jié)換熱效果;銅管、Ni-P鍍層管和Ni-P-Cu鍍層管表面的物相結(jié)構(gòu)分別為晶體結(jié)構(gòu)、混晶體結(jié)構(gòu)（以非晶結(jié)構(gòu)為主）和非晶體結(jié)構(gòu)，晶體含量越低，表面自由能較低，凝結(jié)換熱效

6、果越好;PTFE的對(duì)稱主鏈結(jié)構(gòu)使得它具有高度的結(jié)晶性，但PTFE中氟原子的電負(fù)性極大使PTFE表面自由能較低，能顯著地促進(jìn)換熱表面形成珠狀凝結(jié);紫銅、Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和PTFE涂層管束的對(duì)流凝結(jié)復(fù)合換熱Nu的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式能較好地將實(shí)驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值的偏差控制在15％之內(nèi)。
　　不同鍍（涂）層管束的對(duì)流凝結(jié)換熱特性及耐蝕性能實(shí)驗(yàn)研究表明，在低溫?zé)煔庥酂峄厥盏膶?shí)際應(yīng)用中，應(yīng)當(dāng)綜合考慮鍍（涂）層管束的換熱性能和耐蝕性能，當(dāng)煙氣