防腐表面特性对烟气凝聚换热影响的实验讨论北京建筑工程学院 穆连波 王随林 葛海霞 严欢 罗雪莹摘 要 天然气热能动力设备烟气热回收利用关键技术之一是设备的防腐, 不同防腐表面不但其耐腐蚀性能不同, 且换热性能也不同, 防腐表面上气-固-液接触角是影响凝聚换热强弱的重要因素。本文采纳躺滴法借助 Phoenix 300 接触角分析仪, 测试出不同防腐表面接触角, 分析了接触角滞后性对凝聚换热的影响。讨论结果表明: 所需镀层不但耐腐蚀性能相对最好, 且凝聚换热性能最好, 改变材料表面特性不但增强了耐腐蚀性, 同时能够强化传热。关键词 天然气 烟气冷凝 防腐表面 接触角 强化传热0．引言天然气热能动力设备烟气热回收利用关键技术之一是设备的防腐, 不同防腐表面不但其耐腐蚀性能不同, 且换热性能也不同, 防腐表面上气-固-液接触角是影响凝聚换热强弱的重要因素。另一方面, 在制冷机、 锅炉、 蒸汽加热器等设备的换热中伴随有凝聚和沸腾换热, 而在凝聚和沸腾的诸多子过程中, 如蒸汽冷凝、 非均相核化、 气泡和液滴生长动力学、 沸腾危机等, 界面特性扮演非常重要的角色。特别是固体表面湿润特性及固体壁面特性, 如粗糙度, 甚至起着关键性作用。接触角作为表征气-液-固界面特性的宏观参数, 不但能够反映固体壁面的润湿性, 同时也反映固体壁面的粗糙和不均匀等性质, 表现为接触角的滞后现象。在光滑、 化学均质、 刚性、 各向同性且无化学反应等相互作用的理想表面上, 接触角满足 Young 方程。实际表面上接触角并非如 Young 方程所预示的取值唯一, 而是在相对稳定的两个角度之间变化, 这种现象被称为接触角滞后现象( contact angle hysteresis) 。上限为前进接触角 θa, 下限为后退接触角 θr , 二者之差 Δθ=θa –θr 定义为接触角滞后性[1]。大量讨论表明滞后现象可归因为表面粗糙性, 化学多相性和亚稳表面能量态, 也成为热力学滞后性。讨论还表明, 滞后性随液相分子体积、 固相分子移动性及液体分子渗透和下载后可任意编辑表面膨胀相关, 称为动力学滞后性[2]。实际表面的非理想性, 导致用 Young 接触角表征表面湿润性的传统做法不够完善, 还必须考虑接触角的滞后性, 这样才能完整地表征, 如表面的超疏水性等特性。根据冷凝液与冷凝表面的湿润程度, 蒸汽的冷凝可分为膜状凝聚和珠状凝聚两种方式。润湿( wetting) 是指在固体表面上一种液体取代另一种与之不相混溶的流体...
