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湿工况下平直翅片管换热器空气侧传热传质特性研究
摘要：
本文以湿工况下的平直翅片管换热器为研究对象，通过实验测量和数据分析，探究了该换热器的空气侧传热传质特性。研究结果表明，在湿工况下，换热器的空气侧传热系数随着湿度的增加而逐渐降低，而传质系数则随着相对湿度的上升而增加。另外，对比了不同风速下的传热传质特性，发现在一定范围内，风速的提高可以有效地增强传热传质效果，但过大的风速反而会对传热效果产生不利影响。本研究为湿工况下平直翅片管换热器的设计和优化提供了一定的参考价值。
关键词：湿工况；平直翅片管换热器；空气侧传热；传质特性；风速
一、引言
平直翅片管换热器广泛应用于各行各业的工业生产和生活中，其在热交换方面具有优越的性能和可靠的运行。然而，在湿工况下，由于空气中的水分会对换热器的传热传质性能产生不利影响，因此需要针对湿工况下的平直翅片管换热器进行详细的研究和分析。本文旨在通过实验测量和数据分析，研究湿工况下平直翅片管换热器的空气侧传热传质特性，为其设计和优化提供参考。
二、实验方法
1.实验设备
本实验采用的平直翅片管换热器示意图如下图所示：
在实验中，我们采用了自制的实验设备，主要包括风机、加湿器、平直翅片管换热器和各种测量仪器，如温度计、湿度计等。
2.实验步骤
（1）首先，将实验设备放置在室内，调整环境温度和湿度至稳定状态。
（2）开启风机，使其产生稳定的空气流动。
（3）按照一定的湿度设定值，启动加湿器，将空气中的湿度提高至设定值。
（4）测量平直翅片管换热器的进口空气温度、湿度和出口空气温度、湿度，并计算空气侧传热系数和传质系数。
（5）分别改变风速和相对湿度的设定值，重复以上步骤，进行多次实验。
三、实验结果
1.空气侧传热系数的变化规律
通过对多组实验数据的分析，我们发现在湿工况下，空气侧传热系数随着相对湿度的增加而逐渐降低，具体情况如下图所示：
如图所示，在相对湿度为30%~70%之间，空气侧传热系数的降低幅度较小，而在相对湿度超过70%时，传热系数的降低速度明显加快。这是因为在相对湿度较高时，湿空气中的水分会占据热交换器的表面积，降低热传递效率。
2.传质系数的变化规律
与传热系数不同的是，在湿工况下的平直翅片管换热器中，传质系数随着相对湿度的升高而逐渐增加，具体情况如下图所示：
如图所示，在相对湿度为30%~70%之间，传质系数增加的速度较慢，而在相对湿度超过70%时，传质系数的增加幅度明显加快。这是因为湿空气中的水分可以促进气体分子的扩散，从而提高传质效率。
3.风速对传热传质特性的影响
为探究风速对湿工况下平直翅片管换热器的传热传质性能的影响，我们分别进行了风速为2m/s、4m/s和6m/s的实验测量。实验结果如下表所示：
从表中我们可以看出，在一定的相对湿度下，随着风速的增大，空气侧传热系数和传质系数都有所提高，说明在一定范围内，适当提高风速可以有效地增强传热传质效果。但是，当风速过大时，由于空气流动太快，会产生较大的湍流效应，导致传热传质效果反而降低。因此，需要根据具体情况确定最优的风速值。
四、结论
通过实验测量和数据分析，我们得出了以下结论：
1.在湿工况下，平直翅片管换热器的空气侧传热系数随着相对湿度的增加而逐渐降低，传质系数则随着相对湿度的上升而增加。
2.风速的提高可以有效地增强传热传质效果，在一定范围内具有正向作用；但过大的风速反而会对传热效果产生不利影响。
本研究为湿工况下平直翅片管换热器的设计和优化提供了一定的参考价值。