热能动力工程

作者：张威,蔡文博

单位：北京建筑大学,,北京建筑大学,

关键词：错列管束;烟气物性;冷凝换热;场协同分析

基金：北京市自然科学基金资助项目（3194046）;宁夏回族自治区重点研发计划项目（2019BFG02016）

烟气冷凝换热是工业烟气余热回收过程的重要方法之一。本文建立错排管束冷凝换热模型,通过数值模拟方法研究入口速度、入口温度、入口水蒸气体积分数对烟气冷凝换热的影响,并利用场协同原理对换热过程进行深入分析,以揭示速度场、温度场与冷凝水分布之间的耦合特性。结果表明,在湍流状态下,入口速度从1m/s增加到4m/s,入口温度从383K增加到413K,入口水蒸气体积分数由17%增加到32%时,传热系数分别增加66.4%,73.7%,90.8%；热流密度分别增加95.8%,101%,66.6%,均有利于换热；前排管壁换热效果最好,前排管束迎风面换热最强,其传热系数最高可达背风面的3.91倍；同时对多物理场进行协同分析,表出各物理场之间的强耦合特征,在冷凝过程中,迎风侧的换热强度较为稳定,且在中间时刻达到峰值。此外,协同角分析表面,在不同入口条件下,迎风面协同角小于背风面,分别随着入口速度、温度及蒸汽含量的增加而减小了2.7°,1.78°和2.3°。研究成果可为管束换热器的设计选型以及烟气余热回收提供参考。

来源：2025年第11期

《热能动力工程》期刊编辑部

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