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影响冷干机凝结换热的因素.

文章出处:责任编辑:人气:-发表时间:2018-08-15 19:25【

什么是冷干机凝结换热?


凝结换热是变相流体换热的一种。工质在饱和温度下释放热量,由气态转为液态的过程称为凝结(或冷凝)。凝结换热是伴随着相变的对流换热,是制冷系统中冷凝器的主要换热方式。蒸汽同低于饱和温度的冷壁接触,就会凝结成液体。


在壁面上凝结液体的形式有两种。一种是膜状凝结,其凝结液能很好得润湿壁面,在壁面上形成一层完整的液膜像下流动。


另一种是珠状凝结,其凝结液不能润湿壁面而聚结成一个个液珠向下滚动。由于珠状凝结,壁面除液珠粘住的部分外,其余都裸露于蒸汽中,因此其换热热阻比膜状凝结要小得多,珠状凝结的换热系数可达膜状凝结的几十倍。在工业设备中大量出现的是膜状凝结。


为什么冷干机换热设备多半采用卧式布置?

根据相似理论景象的实验整理,蒸汽层流膜状凝结时换热系数与换热铜管的布置方式有关。在其他条件相同时,横管平均换热系数αH与数值平均换热系数αV的比值为:


αH/αV=(0.725/0.943)*(l/d)1/4=0.77*(l/d)1/4


由此可见,当管长l与管径d的比值为2.86时,αH=αV。


而当l/d >2.86时,αH>αV。例如当αH>0.02m,l=1m时,αH =2.07αV。


为了提高换热系数,制冷系统中的冷凝器,蒸发器等换热设备多半采用卧式布置的铜管。


蒸汽压力对冷干机凝结换热有何影响?

在制冷系统的冷凝器中,制冷剂蒸汽压力通常称为冷凝高压,该压力对冷凝器中的凝结换热影响很大,因为蒸汽压力的大小决定了气体的冷凝温度(饱和温度)的高低。在饱和状态下,压力越大,冷凝温度越高,与壁温换热温差就越大,越有利于凝结换热。因此,在制冷系统中保持冷凝器内的一定高压是必须的。


为什么制冷系统中不允许混有不凝性气体?

所谓不凝结气体指的是空气、氮气之类的气体,他们通常压力下不会凝结成液体。不凝性气体在制冷系统中即使含量甚微,也会对凝结换热产生是否有害的影响。实验表明,蒸汽中含有1%重量的空气,会使凝结对流换热系数降低60%。因为不凝结气体层的存在,使蒸汽在抵达液膜表面进行凝结之前,必须以扩散方式穿过不凝结气体层,使蒸汽与壁面之间的热阻加大,减弱了热量的传递。因此,排出不凝结气体是保证制冷系统正常运行的关键。


换热器铜管表面为什么必须惊醒清洁处理?

冷却表面清洁度对换热效果有很大影响。若冷却表面粗糙、有锈层或有油膜时,会增加液膜流动阻力,从而使液膜加厚,增大热阻,可使对流凝结系数降低30%左右。因此,要注意保持冷凝器壁面光滑与清洁,注重冷凝器的排油操作。


冷干机蒸汽流速和流向对凝结换热效果有何影响?

当制冷剂蒸汽流速<10m/s时,通常不考虑流速给凝结换热造成影响。当蒸汽流速增大且与液膜流动方向相同时,会使膜层减薄,导致凝结换热系数α增大。例如流速为70m/s时,当换热系数大到静止时的1.4倍,流速为50m/s时,α增大约1.36倍,流速为40m/s时,α增到约1.28倍,流速为30m/s时,α增大1.21倍,流速为20m/s时,α增大1.13倍。流速反向时,则α减小。但如果蒸汽流速很大,由于气流能打膜层吹离壁面,都会促使换热系数增强。


冷却面的排列方式对凝结换热有何影响?


冷凝器换热铜管管束有多种排列方式。对于多排横向管束,其凝结换热系数α与管子的排列方式有关。由于制冷剂凝结液要从上面管排流至下面管排,使越往下面的管排上的液膜越厚,α也就越小。齐纳白排列方式由于可减少凝结液在下排上暂留,平均换热系数较大。


如何强化凝结换热?


凝结换热时只要热阻在凝结一侧。强化换热的基本原则是精良减小滞留在壁面液膜的厚度。方法有:①在凝结表面加工出尖峰,使凝结液膜拉薄。可采用低肋管或锯齿管等高效冷凝表面,其冷凝表面的对流传热系数可比光管体改一个数量级。②在凝结表面加工沟槽,使液膜分段排泄,以提高液膜排泄速度。


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