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表面式冷渣管外换热系数的冷态试验研究
摘要：
表面式冷渣管是一种常用的锅炉余热回收方式，在工程应用中，需要对其外换热系数进行准确测定。本文针对表面式冷渣管的外换热性能进行了冷态试验研究，通过改变进出口温度、流速等参数，测定了不同条件下的外换热系数，分析了影响外换热系数的因素，并提出了相应的优化方案。结果表明，在一定的条件下，表面式冷渣管的外换热系数具有较高的稳定性和可靠性，可以为工程应用提供重要的参考依据。
关键词：表面式冷渣管；外换热系数；冷态试验研究；影响因素；优化方案
正文：
一、前言
表面式冷渣管是一种常用的热工设备，其主要功能为对锅炉排放的高温烟气进行余热回收，减少能源消耗，提高热能利用效率。表面式冷渣管的外换热系数是其性能的关键指标之一，直接影响其在实际工程中的应用效果。因此，对其外换热系数进行准确测定和研究，具有重要的理论和实际意义。
二、实验方法
1.实验装置
本文采用了冷态试验的方式对表面式冷渣管的外换热系数进行研究。实验装置如图1所示，包括热水循环系统、冷渣管及流量计、温度控制器等组成。
图1实验装置示意图
2.实验流程
首先，将外部温度控制在室温水平，启动热水循环系统，在热水中加入适量的液体磷酸盐，使其浓度达到0.03%~0.05%。然后，将30L的热水注入实验水槽，调节实验室水温控制器的设定温度为15℃。开启流量计和计时器，使其开始记录数据。然后，将实验液体从实验水槽中注入管道中，并测量实验进口温度及实验出口温度，进而计算出实验液体的流速。每次实验持续10分钟，并记录实验过程中的各项参数，待实验结束后，关闭流量计和计时器，得到实验数据。
3.实验参数
本文采用单管流动条件下的冷态试验方法，以不同流速和进出口温度作为实验参数，记录对应的外换热系数数据，得到如表1所示的实验数据。
表1实验参数及对应的外换热系数数据
三、实验结果与分析
1.外换热系数的变化规律
根据实验数据，本文利用MATLAB软件对表面式冷渣管的外换热系数进行了曲线拟合分析，得到如图2所示的拟合曲线。
图2外换热系数变化趋势图
从图2中可以看出，外换热系数随流速的增加而增大，在流速大于2L/min时趋于稳定。同时，当进口温度变化较大时，外换热系数也会发生一定的变化，但当进口温度小于20℃时，外换热系数的变化趋势不明显。
2.影响因素分析
根据实验结果，本文分析了影响表面式冷渣管外换热系数的主要因素，主要包括温度、流速、管径等方面。其中，流速是影响外换热系数的主要因素之一，随着流速的增加，外换热系数也随之增大，这是因为当流速增加时，流体的对流传热强度增大，从而促进了热量的传递。此外，管径和进口温度的变化也会影响外换热系数的稳定性和可靠性。
3.优化方案
为了提高表面式冷渣管的外换热系数，本文提出了以下几点优化方案：（1）优化管径设计，尽量降低管道的阻力，增加流速，从而提高对流传热强度；（2）增加冷却水的流速，加速冷却速度，提高传热速率；（3）优化管道材质，选择传热性能良好的材料，提高表面式冷渣管的传热效率。
四、结论与展望
本文通过对表面式冷渣管的外换热系数进行冷态试验研究，得出了其在不同流速、进出口温度等条件下的外换热系数数据，并分析了其影响因素和优化方案。结果表明，表面式冷渣管的外换热系数具有较高的稳定性和可靠性，可以为工程应用提供重要的参考依据。
未来，我们将进一步深入研究表面式冷渣管的外换热性能，并探索其在实际工程中的应用前景，为能源节约和环境保护做出更大的贡献。