本文从不凝气体对凝结换热的影响和珠状凝结的研究现状入手,分析并总结了前人对这两方面的研究工作,在此基础上设计并搭建了实验台。从不凝气体对珠状凝结和膜状凝结换热特性的对比影响、凝结换热汽侧流场和热力特性的数值模拟两方面进行了实验和理论研究。 凝结换热有两种形式:珠状凝结和膜状凝结。目前工业中换热设备实现的主要是膜状冷凝。相对于膜状冷凝,珠状冷凝是一种更高效的换热方式,其冷凝换热系数比膜状冷凝要提高1～2个数量级,如果能够在工业应用中实现该过程,将会大幅度的减少换热面积,从而既能获得节能效果,又能降低设备成本,有着显著的经济效益。另外,影响凝结换热的因素很多,而不凝结气体是其中最重要的因素之一。因此,研究不凝气体对凝结换热的影响成为节能研究的一个重要课题。 为此,本文设计并搭建了凝汽器仿真实验台,实验台分两个实验段,其内分别安装了等离子管束和普通铜管管束,以此分别实现珠状凝结和膜状凝结。实验采用电锅炉产生蒸汽模拟汽轮机排汽,在实验段内与冷却管束进行凝结换热。空气在实验段处于真空状态下经气体流量计倒吸进入测试段,以研究漏空气量对两种凝结换热特性的影响。循环水流过管束,将蒸汽的热量带出系统。为保证实验结果的可靠性,对整个系统进行了严格的气密性检验。 实验结果表明,漏空气量对实现珠状凝结和膜状凝结的仿真凝汽器各热力参数,如凝汽器压力、端差、管壁温以及凝结换热系数和总传热系数等,都有不同程度的影响。漏空气量对凝汽器参数的影响存在临界值,当漏空气量小于临界值时,凝汽器压力、端差和壁温近似保持不变,传热系数则略有下降;当漏空气量大于临界值时,随着漏空气量不断增大,凝汽器性能受到严重影响,凝汽器压力、壁温和端差急剧上升,传热系数迅速变小。 实验结果还表明,等离子管束的换热效果明显高于普通铜管管束,这主要是因为等离子管束比黄铜管束有更低的表面自由能,管壁实现了珠状凝结。相对于普通铜管,其汽侧凝结换热系数可以提高2～10倍,总换热系数可以