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含微细颗粒混合气体凝结换热现象广泛存在于能源动力、石油化工等领域中。研究微细颗粒对冷凝换热的影响具有重要意义。含微细颗粒混合气体的冷凝换热是一个包括固液界面运动和相变的复杂物理过程。本文针对含微细颗粒混合气体竖直槽道内冷凝换热开展了实验研究,对颗粒在相界面运动进行了实验和理论研究,重点分析了几个主要影响因素对凝结换热的影响。 采用实验方法对颗粒影响凝结换热进行研究,设计了颗粒落粉装置,搭建了实验台,通过调节投入颗粒粒径的大小和落粉器的震动频率,研究颗粒在冷凝液膜内的运动情况、颗粒在冷凝液膜内的分布情况、颗粒粒径对凝结换热的影响以及混合气体中不同颗粒浓度对冷凝换热的影响,颗粒在液膜内部增大液膜的整体热阻,颗粒的存在对冷凝换热有显著影响,在微细颗粒粒径为12.5μm-59μm,微细颗粒浓度为0.13-1.19g/m3范围内,随着颗粒粒径和颗粒浓度的增大,换热减弱。 采用可视化实验方法,研究了不同粒径、不同气体流速下,颗粒在冷凝液膜表面的穿透特性和在液膜内部的运动特性,分析了颗粒粒径和气体流速对颗粒穿透液膜的影响,随着颗粒粒径和入射速度的增大,颗粒状态从在液膜表面悬浮变化为穿透液膜表面,进入液膜内部。 建立了颗粒撞击冷凝液膜的物理数学模型,考虑表面张力对颗粒的影响,进行了颗粒的受力分析。求解得到了颗粒击穿冷凝液膜表面的穿透速度关系式,该关系式v1=2/cos(s)√σs/ρd与实验结果吻合较好。