防腐鍍（涂）層管束表面對流凝結(jié)換熱特性實驗研究.pdf

1、隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國的能源消費總量日益俱增，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。煙氣余熱是整個工業(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。低溫煙氣余熱回收利用不僅可以回收煙氣中水蒸氣的潛熱和煙氣的顯熱來提高鍋爐熱效率，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，低溫煙氣的余熱回收主要面臨著換熱溫

2、差低和換熱器低溫腐蝕嚴重兩個難題，解決這兩個難題最合適的途徑是尋找促進珠狀凝結(jié)和抑制低溫腐蝕的換熱表面。因此，研究不同鍍（涂）層管束的對流凝結(jié)換熱特性及耐蝕性能具有重要的工程應用和學術(shù)價值。
　　本文在自行設計的實驗裝置上，模擬了低溫煙氣余熱回收利用的過程，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)涂層管束的對流凝結(jié)換熱特性及耐蝕性能，并通過多元線性擬合得出了紫銅、Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和

3、PTFE涂層管束的對流凝結(jié)復合換熱Nu的實驗關(guān)聯(lián)式。
　　腐蝕性能實驗的結(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;穿透能力強的氯離子破壞紫銅管表面的氧化膜，使其發(fā)生了嚴重的點蝕;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了耐蝕性能，微觀表面僅有一個點蝕區(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碳鏈骨架，使PTFE涂層管表面具有超強的耐蝕性能，阻斷了紫銅管表面與腐蝕介質(zhì)的接觸。
　　換熱性能實驗的結(jié)果表明，含濕氣體流速越大，水蒸氣質(zhì)量分數(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)對流凝結(jié)復合換熱系數(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中氟原子的電負性極大使PTFE表面自由能較低，能顯著地促進換熱表面形成珠狀凝結(jié);紫銅、Ni-P鍍層、Ni-P-Cu鍍層和PTFE涂層管束的對流凝結(jié)復合換熱Nu的實驗關(guān)聯(lián)式能較好地將實驗值與預測值的偏差控制在15％之內(nèi)。
　　不同鍍（涂）層管束的對流凝結(jié)換熱特性及耐蝕性能實驗研究表明，在低溫煙氣余熱回收的實際應用中，應當綜合考慮鍍（涂）層管束的換熱性能和耐蝕性能，當煙氣