天然气高效利用与传热传质研究

【摘要】： 随着世界能源结构的优化和中国资源节约型经济的建设,以及中长期节能规划的实施,提高天然气利用水平,成为热科学和能源环境工程领域热点课题。 本文在北京市自然科学基金项目“新型防腐镀膜表面上烟气对流凝结换热研究”资助下,针对冷凝式天然气利用设备的研发,理论与实验研究相结合,着重研究不同防腐镀膜表面特性对烟气受迫对流凝结换热的影响及其规律;同时对烟气冷凝换热设备在供热领域应用进行了可行性研究与应用方案的探讨。 基于烟气在垂直壁上受迫对流凝结换热的理论分析和数值求解,同时与实验值进行对比,得出在膜状凝结条件下,气-液-固接触角越小,过冷度越大,烟气受迫对流凝结换热越强。从而得出不同镀层表面特性对烟气受迫对流凝结换热的影响规律。 采用Pheonix300接触角分析仪,测出裸铜和镀有三种不同镀膜表面的接触角排序,从而得到镀有Ni-P复合镀层的换热器换热能力最强,而镀有Ni-P镀层的换热器换热能力次之,镀Ni镀层的换热器较差,这与换热器换热实验结论相一致。 基于对分别镀有三种不同镀层冷凝换热器进行换热实验研究得出,非晶态镍磷复合化学镀层上涂有机涂层的冷凝换热器由于凝结向珠状凝结转化,且因镀膜结合状况得到改善,换热能力最强;涂有机涂层的冷凝换热器换热能力与非晶态镍磷复合化学镀冷凝换热器换热能力相近;同时得出不同镀层冷凝换热器的换热实验关联式,为同类换热器的设计与校核计算及换热性能的评价提供了参考依据。 对冷凝换热设备在天然气供热锅炉房中应用的可行性研究得出,将排烟温度200℃以下的锅炉烟温降到50℃,可提高热效率9%～13%,初投资每吨2万元左右,节约燃料费约每吨17～20元/h,回收期约88～120天;若将其仅应用于北京地区天然气锅炉房改造,可节约天然气7680～11648万m~3/a,节约燃料费1.5～2.3亿元/年,并相应减少NOx排放384～760t/a。 对冷凝换热设备在天然气供热供暖系统中的应用方案进行了探讨。同时分析了不同天然气锅炉房改造方案的特点,得出在不同条件下加装烟气冷凝换热器进行天然气锅炉房改造的最佳方案。 以上研究为进一步研究天然气冷凝换热设备中的传热传质规律及类似多组分传热传质规律提供参考,也为天然气冷凝换热设备的研发提供参考。 【关键词】：冷凝换热器 接触角 烟气 凝结 对流换热
【学位授予单位】：北京建筑工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TU833
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 注释说明清单9-11
• 1 绪论11-20
• 1.1 研究背景及意义11-14
• 1.2 国内外研究状况14-18
• 1.3 主要研究内容和方法18-20
• 2 不同镀层接触角对凝结换热影响的理论与实验研究20-36
• 2.1 气-液-固接触角对烟气受迫对流凝结换热影响的理论研究20-29
• 2.2 不同镀膜表面接触角测定29-34
• 2.3 数值求解结果与实验结果的对比与分析34-36
• 3 不同镀层换热器换热实验设计36-48
• 3.1 三种不同镀膜的冷凝换热器36
• 3.2 实验系统与实验设备36-39
• 3.3 实验方案与测试方法39-40
• 3.4 实验数据整理40-45
• 3.5 实验误差分析45-48
• 4 实验结果与分析48-56
• 4.1 烟气的RE 和J 对烟气对流凝结换热的影响48-49
• 4.2 不同镀层对冷凝换热器换热性能的影响49-51
• 4.3 结构尺寸对冷凝换热器换热性能的影响51-53
• 4.4 冷凝换热器烟气侧对流凝结换热准则关联式53-56
• 5 冷凝换热设备在天然气利用设备中应用的可行性研究56-64
• 5.1 冷凝换热器负荷估算56-57
• 5.2 换热器换热面积估算57-58
• 5.3 换热器两侧阻力计算58-59
• 5.4 经济性分析比较59
• 5.5 社会环境效益与经济效益综合分析59-60
• 5.6 小结60-64
• 6 冷凝换热设备在天然气供热供暖系统中应用方案的探讨64-70
• 6.1 北方地区天然气冷凝式热水采暖炉的供暖方式与规模64-68
• 6.2 天然气集中供热锅炉房技术改造方案探讨68-70
• 结论70-72
• 参考文献72-75
• 附录A 数值计算程序75-80
• 在学研究成果80-81
• 致谢81

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

粗糙表面形貌对湿润性的影响    陈云富;陈永平;张程宾;施明恒;

三氧化钨薄膜的制备及其亲水/疏水性能转变研究    熊乐艳;唐鉴芬;郑龙珍;刘强;邹志君;

HTPB和PET聚氨酯弹性体表面性质表征    徐胜良;胡伟;郭欣;薛莹;

Al_2O_3对玻璃绝缘子及Kovar合金润湿性能的影响    高琳;沈卓身;

TiO_2超疏水膜的制备及影响因素    胡亚微;刘珊;黄思雅;潘伟;

ETPE黏结剂对RDX-Al体系的包覆研究    董军;赵省向;韩涛;甘孝贤;周文静;郑林;封雪松;王彩玲;

双层滚珠轴承力学特性分析    朱益利;徐龙祥;

辛醇对PVDF膜表面浸润性与透过性能的影响    王志英;李建林;孔祥森;杨振生;李春利;

铁掺杂对TiO_2薄膜结晶和光诱导超亲水性的影响    王挺;蒋新;夏增敏;

离心式鼓风机故障分析及改进    霍云霞;

不锈钢表面TiO_2涂层的制备及亲水性研究    袁麟;刘静;黄峰;

格子波尔兹曼方法研究固气复合表面的液滴浸润现象    王思邈;孔滨;杨小震;

等离子体射流预处理船体钢表面亲水性研究    刘峰;王琪;李相波;

TiO_2薄膜光诱导超亲水性能的测试与表征方法    赵雪君;纳薇;杨鑫;段志刚;柳清菊;吴兴惠;

环氧树脂在石墨和碳纤维表面的浸润行为    成荣;蒋世春;安立佳;

DFHM/MMA/BA三元共聚物的制备及表征    王沛;刘炼;魏志勇;

聚酰亚胺/SiO_2复合超疏水涂层的制备    李梅;施政余;路庆华;

一种具有超疏水性质的聚乙烯纳米复合材料    蔡洪光;张春雨;陈斌;原宇平;董为民;张学全;

疏水性聚己内酯(PCL)纳米纤维膜的制备    曹胜光;胡炳环;刘海清;

颜料颗粒的润湿性能    周震;李密丹;陈黎敏;

连铸保护渣碱度对超低碳钢板坯表面质量的影响    肖英龙

塑料软包装印刷色差的影响因素    马平东

纳米STN母液研制成功    

油墨在不同印刷材料的应用技术    任诗旻

新型合成YUPO纸性能    优优

托轮轴瓦发热的防范及处理新说    武汉理工大学 郑用琦

超双疏阵列碳纳米管膜研制成功    陈功

玻璃幕墙专用纳米自清洁涂层的研究    王烁 王奇 陈运法

眼疾，缘于眼药？    倪守东

极性火焰处理技术的原理    单卫忠 吕军锋

超疏水/超亲油不锈钢滤网涂层的制备及表面润湿性研究    杨浩

等规聚苯乙烯和乙烯—苯乙烯共聚物的合成、表征及结晶性能研究    王国成

掺杂氟化聚合物/硅溶胶超疏水复合涂层的制备及性能研究    段辉

液滴撞击固体壁面的实验及理论研究    李西营

仿生结构表面接触角与化学法修饰医用聚合物润湿性研究    李小兵

射频磁控溅射法制备FC/ZnO有机—无机杂化材料及其结构与性能研究    张浴晖

表面特性对冷壁面结霜过程影响的研究    黄玲艳

铜—锌合金及不锈钢仿生耦合表面润湿性能研究    尚广瑞

具有特殊润湿性能的聚合物基界面材料的构筑：表面化学组成与微观几何结构    赵燕

含氟整理剂的合成及其对表面的改性    于明华

天然气高效利用与传热传质研究    吴媛媛

材料表面的接触角研究    张云霞

氧化锌薄膜表面可控浸润性研究    马继承

滴状冷凝的实验研究    王贤林

偶氮苯自组装膜的制备及性质研究    姜武辉

电极表面化学修饰涂层的性能研究    孙晓亮

纤维级二氧化钛表面改性研究    余江涛

磁控溅射法制备二氧化钛半导体薄膜的光致催化和亲水特性研究    张世权

氧等离子体清洗对sol-gel薄膜透过率和表面性质的影响    何钱军

燃气锅炉冷凝换热器的研究    张春蕾