针对当前能源消费膨胀的现状,提高能源利用率成为实现可持续发展战略的关键环节。事实表明,我国能源利用率不仅明显低于发达国家,与其他发展中国家也存在一定的差距,节能潜力巨大。冷凝器作为烟气的余热回收装置,在多种设备中均已得到了广泛应用,大大提升了我国的能源利用率。矩形纵槽低肋管由于其加工方便,且应用了格雷高里戈(Gregorig)效应,可加速冷凝液的排除,因此具有很大的研究价值。本文设计并加工了矩形纵槽低肋冷凝器,以实际烟气进行换热实验研究,同时运用氟碳涂层对其进行表面改性,促进珠状凝结的形成。在运用热平衡相关知识的基础上,结合矩形纵肋的具体特征,引入二维肋片效率及多元扩散系数的计算方法,构建出具有针对性的换热计算模型,依据实验数据更为准确并方便的展示出了不同工况下的冷凝器的换热特点。结合实验,本文具体从下述几个方面进行研究:(1)探究烟气侧换热对于肋片效率的影响,分析如何在提高整体换热效果的基础上保持较高的肋片效率。(2)结合烟气冷凝的实际情况,将Stefan-Maxwell方程应用于多元传质模型,计算烟气冷凝过程中各组分的扩散系数,分析冷凝过程中的传热与传质特性。(3)研究改性表面对于冷凝换热在总换热中所占比例的影响,分析潜热换热与显热换热在不同工况下对于总换热效果的贡献程度,运用实验数据拟合不同研究情况下冷凝率计算公式。(4)冷凝过程中各变量,观察包括环境的变化、表面改性,冷却水流速、烟气流速、水蒸气含量、冷却度等因素对于换热性能的影响。根据以上实验研究,可得出如下结论:(1)氟碳涂层的存在改变了烟气冷凝方式,烟气的冷凝由膜状凝结变为珠状凝结,同时阻止了冷凝水对于换热管的腐蚀作用和高温烟气对于换热管的氧化作用。(2)对于不凝气体含量高的汽-气混合物,其传热速率要高于传质速率,水蒸气的含量对于Lewis关系式的应用存在重要影响。与显热换热相比,提升潜热换热效果可保证肋片效率处于较高的状态。(3)随着负荷的增加,冷凝器效率呈对数曲线型增长。为保证冷凝器在高效下运行,冬季供水压力达0.10MPa即可,而夏季管内的供水压力要适当调大至0.15MPa。(4)分析烟气侧热阻与水侧热阻的比值,相似工况下,氟碳涂层的存在降低了烟气侧的热阻。珠状凝结对于换热的强化作用与涂层本身所带来的热阻的相对大小决定了不同负荷下的换热效果。(5)将影响冷凝率的因素归结为3个,并用三个无量纲数表示,分别为Ja,φ,Re_f,运用这三个无量纲数拟合出了冷凝器的冷凝率计算表达式。