到2030年,天然气在我国一次能源消费中占比将达到15%。天然气烟气凝结换热是实现能效提高的重要技术手段。强化高不凝结气体分压条件下凝结换热过程,可缩减换热器体积、降低烟气侧阻力,突破间壁式低温换热器的技术瓶颈。本文通过换热器表面镀层进行改性,研究了燃气烟气中水蒸气凝结过程,分析了低温凝结换热重要影响参数,得到了换热系数变化规律,并通过现象释义凝结机理。本文由改性表面换热能力对比实验与改性表面可视化机理研究两部分组成:首先,搭建冷凝密封实验台,应用高纯N₂与蒸汽定值配比,模拟天然气燃烧尾部烟气。采用温度集成装置测量定尺寸定材料换热器的温度梯度,结合导热系数推算换热能力。通过打磨喷淋涂料（聚四氟乙烯）、热处理得到改性表面,研究了不同烟气温度、循环水温、换热材料以及不凝结气体等因素对改性前后换热性能影响。通过分析对比换热不稳定时间、换热系数,结合热成像动态变化图像,定性评价了浸润能力、疏水性、珠状凝结特性。结果表明:改性涂层疏水性较好,改性后换热能力明显提高,不凝结气体存在降低了水蒸气分压,饱和温度下降,热驱动力减弱,换热系数下降41%。其次,为了从微观上解释改性表面提高换热能力的原因,采用红外热像仪、CCD、接触角测量仪、XRD、扫描电镜进行可视化实验。对比改性表面与紫铜表面上,液滴温度场、微观尺寸形貌、表面静态浸润模式、表面热阻分布、酸洗前后表面成分以及凝结液滴分布规律。改性后换热表面上凝结液滴基圆半径减小,静态接触角变大,削减了单液滴热阻,减小过冷度。面改性后凝结模式从Wenzel向Cassie转变,有利于形成珠状凝结和液滴脱落。最后,结合换热对比实验与表面可视化实验,通过凝结现象表征强化机理。本文的镀层工艺采用物理贴合,不同于其他学者化学改性,不受结合金属材料的限制。虽然改性表面的不亲润能力（静态接触角143.58°）不及超疏水表面,但是其具有良好的耐酸性和表层自洁性,在低温换热温度段能避免换热设备低温腐蚀以及在热作用下积灰结垢。其本身疏水性能可提升低温段换热设备的换热能力。