建立了自然对流工况下空温式气化器翅片管与湿空气流动传热物理模型，基于不可逆热力学理论建立了结霜工况下翅片管表面热、质传递过程耦合的数学模型，讨论了结霜过程中的传热传质交叉耦合效应及湿空气温度、流速等因素对霜生长的影响。结果表明，翅片管表面结霜是水蒸气相变化学势、湿空气温度梯度、压力梯度以及管内低温液体温度梯度等广义热力学力共同作用下的相变过程。翅片管表面非自发的相变结霜过程以其表面自发的传热过程作为补偿，对热量传递过程产生抑制作用，发生热、质不可逆过程之间的热力学耦合。
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