摘要:隨著社會經濟發展的日新月異，能源消耗水平持續上升。我國能源消耗與先進國家相比還存在很大差距，節能降耗的空間很大，應采取有力的措施，充分挖掘潛力。天然氣是環保型珍貴化石燃料，我國正加快發展和推進生活及工業燃氣鍋爐，使得鍋爐成為天然氣最主要的消費設備。然而，目前燃氣鍋爐的能量利用水平普遍不高，排煙溫度較高，煙氣中的余熱尤其是潛熱，未能得到有效的回收和利用。本文針對燃氣鍋爐的余熱回收問題，從理論和實際應用兩個方面進行了系統的研究。

　　　采用Nusselt純蒸氣凝結換熱過程分析法，引入了“混合氣體邊界層” ，推導出了含濕混合氣體在豎壁上的凝結過程換熱系數表達式。含濕混合氣體在豎壁表面凝結時，凝結換熱系數比純蒸氣凝結換熱大大降低，這主要是因為不凝性氣體邊界層的存在，使混合氣體到氣液界面的傳熱傳質阻力增大，以及氣液界面的蒸氣分壓下降，有效飽和溫度降低所致。隨豎壁長度的增加，液膜厚度增大，加大了氣液界面到壁面傳熱過程的熱阻。

　　　根據熱虹吸管的傳熱機理，運用集總參數法和熱阻網絡分析，并結合計算機對熱管換熱器中的熱虹吸管進行設計計算，優化了熱虹吸管的結構參數，尤其是通過此計算方法在熱管的一些基本結構參數都確定的情況下計算熱管換熱器中熱管的蒸發段和冷凝段的合理的長度分配，可以強化熱管的傳熱能力，使熱管在熱管換熱器中能最大限度的發揮其傳熱效能。

　　　通過腐蝕的分類、影響腐蝕的因素以及防腐的措施分析研究了冷凝換熱器的防腐，根據防腐材料的選擇、表面處理方法以及防腐層的加工工藝，對熱管肋片冷凝換熱器進行了結構和材料上的設計以減緩冷凝水的酸性腐蝕。

　　　由于實驗條件限制，以燃氣熱水器代替燃氣鍋爐進行實驗。將設計的煙氣冷凝熱管換熱器應用于燃氣熱水器的尾部排煙管道，實測表明：采用該裝置可將排煙溫度從160℃降低到50℃以下，提高效率最高達7.2%左右，燃氣熱水器效率按低熱值計可達102%。另外，由于加裝冷凝換熱器，排入大氣的有害物質大大減少，環保效益顯著。

關鍵詞：潛熱回收，冷凝換熱器，熱虹吸管，混合氣體凝結，熱效率

　　　本課題正是針對國際能源結構優質化和我國能源結構調整的需要，在天然氣利用設備煙氣冷凝熱回收利用研究的基礎上，開發中小型天然氣供熱鍋爐煙氣冷凝熱回收利用裝置，為我國高起點研制開發冷凝式天然氣高效利用設備提供理論依據和數據資料，為挖掘天然氣利用設備的節能潛力、提高天然氣供熱鍋爐的用能水平，推進已有天然氣鍋爐的節能改造，節約天然氣供熱燃料費和用戶采暖費以及減少有害氣體的排放奠定一定的技術基礎，以適應能源結構調整和我國經濟建設與社會發展的需要。

　　　本課題研究冷凝換熱器煙氣側伴有凝結的煙氣受迫對流換熱規律，它既不同于純蒸汽的凝結換熱，也不同于蒸汽中含少量不凝性氣體的凝結換熱，應屬于多組分混合氣體強迫對流換熱。建立煙氣受迫對流凝結傳熱傳質規律的描述，為類似多組分氣體傳熱傳質研究并開發能源環境工程領域應用提供參考。