天然氣高效利用與傳熱傳質(zhì)研究

【摘要】： 隨著世界能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和中國資源節(jié)約型經(jīng)濟(jì)的建設(shè),以及中長期節(jié)能規(guī)劃的實(shí)施,提高天然氣利用水平,成為熱科學(xué)和能源環(huán)境工程領(lǐng)域熱點(diǎn)課題。 本文在北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目“新型防腐鍍膜表面上煙氣對流凝結(jié)換熱研究”資助下,針對冷凝式天然氣利用設(shè)備的研發(fā),理論與實(shí)驗(yàn)研究相結(jié)合,著重研究不同防腐鍍膜表面特性對煙氣受迫對流凝結(jié)換熱的影響及其規(guī)律;同時(shí)對煙氣冷凝換熱設(shè)備在供熱領(lǐng)域應(yīng)用進(jìn)行了可行性研究與應(yīng)用方案的探討。 基于煙氣在垂直壁上受迫對流凝結(jié)換熱的理論分析和數(shù)值求解,同時(shí)與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行對比,得出在膜狀凝結(jié)條件下,氣-液-固接觸角越小,過冷度越大,煙氣受迫對流凝結(jié)換熱越強(qiáng)。從而得出不同鍍層表面特性對煙氣受迫對流凝結(jié)換熱的影響規(guī)律。 采用Pheonix300接觸角分析儀,測出裸銅和鍍有三種不同鍍膜表面的接觸角排序,從而得到鍍有Ni-P復(fù)合鍍層的換熱器換熱能力最強(qiáng),而鍍有Ni-P鍍層的換熱器換熱能力次之,鍍Ni鍍層的換熱器較差,這與換熱器換熱實(shí)驗(yàn)結(jié)論相一致。 基于對分別鍍有三種不同鍍層冷凝換熱器進(jìn)行換熱實(shí)驗(yàn)研究得出,非晶態(tài)鎳磷復(fù)合化學(xué)鍍層上涂有機(jī)涂層的冷凝換熱器由于凝結(jié)向珠狀凝結(jié)轉(zhuǎn)化,且因鍍膜結(jié)合狀況得到改善,換熱能力最強(qiáng);涂有機(jī)涂層的冷凝換熱器換熱能力與非晶態(tài)鎳磷復(fù)合化學(xué)鍍冷凝換熱器換熱能力相近;同時(shí)得出不同鍍層冷凝換熱器的換熱實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式,為同類換熱器的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算及換熱性能的評價(jià)提供了參考依據(jù)。 對冷凝換熱設(shè)備在天然氣供熱鍋爐房中應(yīng)用的可行性研究得出,將排煙溫度200℃以下的鍋爐煙溫降到50℃,可提高熱效率9%～13%,初投資每噸2萬元左右,節(jié)約燃料費(fèi)約每噸17～20元/h,回收期約88～120天;若將其僅應(yīng)用于北京地區(qū)天然氣鍋爐房改造,可節(jié)約天然氣7680～11648萬m~3/a,節(jié)約燃料費(fèi)1.5～2.3億元/年,并相應(yīng)減少NOx排放384～760t/a。 對冷凝換熱設(shè)備在天然氣供熱供暖系統(tǒng)中的應(yīng)用方案進(jìn)行了探討。同時(shí)分析了不同天然氣鍋爐房改造方案的特點(diǎn),得出在不同條件下加裝煙氣冷凝換熱器進(jìn)行天然氣鍋爐房改造的最佳方案。 以上研究為進(jìn)一步研究天然氣冷凝換熱設(shè)備中的傳熱傳質(zhì)規(guī)律及類似多組分傳熱傳質(zhì)規(guī)律提供參考,也為天然氣冷凝換熱設(shè)備的研發(fā)提供參考。 【關(guān)鍵詞】：冷凝換熱器 接觸角 煙氣 凝結(jié) 對流換熱
【學(xué)位授予單位】：北京建筑工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號(hào)】：TU833
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 注釋說明清單9-11
• 1 緒論11-20
• 1.1 研究背景及意義11-14
• 1.2 國內(nèi)外研究狀況14-18
• 1.3 主要研究內(nèi)容和方法18-20
• 2 不同鍍層接觸角對凝結(jié)換熱影響的理論與實(shí)驗(yàn)研究20-36
• 2.1 氣-液-固接觸角對煙氣受迫對流凝結(jié)換熱影響的理論研究20-29
• 2.2 不同鍍膜表面接觸角測定29-34
• 2.3 數(shù)值求解結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對比與分析34-36
• 3 不同鍍層換熱器換熱實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)36-48
• 3.1 三種不同鍍膜的冷凝換熱器36
• 3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)與實(shí)驗(yàn)設(shè)備36-39
• 3.3 實(shí)驗(yàn)方案與測試方法39-40
• 3.4 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理40-45
• 3.5 實(shí)驗(yàn)誤差分析45-48
• 4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析48-56
• 4.1 煙氣的RE 和J 對煙氣對流凝結(jié)換熱的影響48-49
• 4.2 不同鍍層對冷凝換熱器換熱性能的影響49-51
• 4.3 結(jié)構(gòu)尺寸對冷凝換熱器換熱性能的影響51-53
• 4.4 冷凝換熱器煙氣側(cè)對流凝結(jié)換熱準(zhǔn)則關(guān)聯(lián)式53-56
• 5 冷凝換熱設(shè)備在天然氣利用設(shè)備中應(yīng)用的可行性研究56-64
• 5.1 冷凝換熱器負(fù)荷估算56-57
• 5.2 換熱器換熱面積估算57-58
• 5.3 換熱器兩側(cè)阻力計(jì)算58-59
• 5.4 經(jīng)濟(jì)性分析比較59
• 5.5 社會(huì)環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益綜合分析59-60
• 5.6 小結(jié)60-64
• 6 冷凝換熱設(shè)備在天然氣供熱供暖系統(tǒng)中應(yīng)用方案的探討64-70
• 6.1 北方地區(qū)天然氣冷凝式熱水采暖爐的供暖方式與規(guī)模64-68
• 6.2 天然氣集中供熱鍋爐房技術(shù)改造方案探討68-70
• 結(jié)論70-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 附錄A 數(shù)值計(jì)算程序75-80
• 在學(xué)研究成果80-81
• 致謝81

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