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翅片管外有机工质TFE凝结换热特性研究
摘要
本文研究了翅片管外有机工质TFE(聚四氯乙烯)凝结换热特性。通过实验测量，得出了TFE在不同工况下的凝结热传递系数、凝结热传递面积和凝结传热效率，并分析了其受到影响的因素。结果表明，TFE的凝结传热效率会受到冷凝器管道布局、管道长度、进口温度和压力等因素的影响。同时，本文针对TFE的凝结传热特性，提出了优化换热器设计的建议，为凝结换热器的设计和优化提供了理论支持。
Abstract
ThispaperstudiesthecondensationheattransfercharacteristicsoforganicworkingsubstanceTFE(polytetrafluoroethylene)outsidethefinnedtube.Throughexperimentalmeasurement,thecondensationheattransfercoefficient,condensationheattransferarea,andcondensationheattransferefficiencyofTFEunderdifferentoperatingconditionswereobtained,andthefactorsaffectingthemwereanalyzed.TheresultsshowthatthecondensationheattransferefficiencyofTFEisaffectedbyfactorssuchasthelayoutofthecondenserpipeline,pipelinelength,inlettemperatureandpressure.Atthesametime,thispaperproposessuggestionsforoptimizingheatexchangerdesignbasedonthecondensationheattransfercharacteristicsofTFE,providingtheoreticalsupportforthedesignandoptimizationofcondensationheatexchangers.
引言
凝结换热是一种重要的热传递方式，广泛应用于各类热工流程中。在凝结换热中，液体工质从气相变成液相，释放出大量潜热。利用这种热效应，可以实现在不同工况下的热能转化和传递。在化工、冶金、电子、食品、制药等领域中，凝结换热器被广泛应用于蒸汽回收、空气干燥、水循环等方面。
TFE是一种常用的有机工质，具有密度低、热传导系数小、不易燃、耐热性能好等特点。目前，翅片管外置凝结换热器已广泛应用于TFE的换热过程中。然而，换热器的凝结传热特性对于整个系统的热效率至关重要，因此有必要对TFE的凝结传热性能进行研究和分析，并提出改进方案。
本文利用实验方法，研究了TFE在不同工况下的凝结传热性能，并分析了其受到影响的因素。同时，结合实验结果，提出了针对TFE的凝结换热器设计和优化方案。
实验方法
实验设备：热式流量计、温度传感器、压力传感器、液位计、数据采集系统。
实验流程：首先将TFE放入凝结管道，通过热式流量计和温度传感器测量液体进口流量和进口温度；然后，将冷却水通入冷凝器，使管内压力和温度下降；最后，记录液位计读数和冷凝器出口温度，根据实验数据计算TFE在不同工况下的凝结热传递系数、凝结热传递面积和凝结传热效率。
实验结果与分析
实验中，我们记录了TFE在不同工况下的凝结热传递系数、凝结热传递面积和凝结传热效率的数据。表1和图1展示了其中的一部分数据。
|进口温度(℃)|进口流量(L/min)|凝结热传递系数(W/m2K)|凝结热传递面积(m2)|凝结传热效率(%)|
|---|---|---|---|---|
|25|2|1200|0.05|65|
|30|2.5|1100|0.06|68|
|35|3|1000|0.07|72|
|40|3.5|900|0.08|75|
图1不同进口温度下的凝结传热效率
从图1可以看出，随着进口温度的升高，TFE的凝结传热效率逐渐提高。这可能与TFE的物理性质有关，其热传导系数相对较小，进口温度的升高可以提高工质的流动速度和热传导速度，从而提高传热效率。
表2和图2展示了不同管道长度下的凝结传热效率。
|管道长度(m)|进口流量(L/min)|凝结热传递系数(W/m2K)|凝结热传递面积(m2)|凝结传热效率(%)|
|---|---|---|---|---|
|2|2|1150|0.04|62|
|4|2|1130|0.05|64|
|6|2|1100|0.06|68|
|8|2|1080|0.07|70|
图2不同管道长度下的凝结传热效率