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冷凝器中的传热介绍

当冷凝器中的制冷剂与周围介质进行热交换时,制冷剂冷凝时产生的液膜、管壁和沉积在管壁内外表面上的污垢会产生一定的热阻。

影响冷凝器传热强度的主要因素有:

(a)制冷剂冷凝的放热系数

制冷剂冷凝的放热系数取决于制冷剂蒸汽的冷凝形式,根据制冷剂液体和壁面的润湿情况可分为薄膜冷凝和珠状冷凝。由于液膜的热导率非常小,热阻非常大。然而,珠状冷凝不会形成完整的膜,因此珠状冷凝的放热系数比膜状冷凝的放热系数大得多,通常达到15-20倍。

然而,在实际生产中,大多数都是薄膜冷凝。因此,在实际计算中,为了保证冷凝器的冷凝效果,采用薄膜冷凝作为计算依据。

制冷剂蒸汽的流速和方向也是一个影响因素。如果蒸汽流动方向与冷凝液流动方向一致,冷凝液会迅速下降,液膜变薄,放热系数提高。流向相反,液膜增厚,放热系数降低。如果蒸汽流速大到足以将液膜吹离壁面,则放热系数也可以增加。

当制冷剂蒸汽包含不凝性气体时,随着制冷剂蒸汽冷凝,不凝性气体将逐渐积聚在冷凝器壁附近,形成非常薄的空气层。然而,由于气体的小热导率和大电阻,冷凝过程中的放热系数大大降低。

此外,冷凝壁较粗糙或氧化的表面会影响液膜的下落速度,冷凝管的水平和垂直排列也会影响液膜的厚度。

从以上分析可以得出结论,为了提高冷凝过程中的放热系数,其结构和系统设计必须使冷凝形成的液体能够及时从冷凝壁表面排出,并保持管壁清洁。

(2)冷却介质——水(或空气)侧的放热系数

从强化传热的角度出发,应尽可能增加冷却介质的流量,以提高散热系数。此外,更高的流速也可以减少污垢的沉积,并减少污垢对冷却介质侧的影响。然而,当流量超过一定值时,流动阻力将增加,这必然会增加输送机械的流量和功率。因此,应进行技术和经济分析,以选择最佳流量。一般冷凝器中,水的流量为0.8~1.2m/S(氨、钢管)或小于2.5m/s(氟利昂、铜管),空气的流量为2?4米/秒.

(3)油膜对起动机传热表面的影响

在氨冷凝器中,从制冷压缩机中提取的润滑油附着在管壁上并变成沉淀物。虽然这种油膜很薄(约0.05 ~ 0.08毫米),但它的热导率(A=0.14W瓦/(米?k)很小,油膜的热阻很大,这对传热影响很大。除了压缩机,制冷系统中的油是无用的。因此,从压缩机排出的制冷剂蒸汽必须首先进入油分离器,以去除制冷剂蒸汽中包含的润滑油,从而不会将其带入整个制冷系统。这对氨制冷系统非常重要。在氟利昂制冷系统中,由于油溶解在氟利昂液体中,所以不会在冷凝器管壁上形成油膜。

(4)污垢对冷却介质传热表面的影响

在水冷式冷凝器中,水侧污垢的热阻包括水垢、铁锈和污泥杂质的额外热阻。污垢的传热系数一般较小,如污垢的导热系数为2.326W/(m.K),影响传热。在空冷凝汽器中,空气侧的污垢也影响传热,因此在实际运行中应经常清除冷却介质侧传热面上的污垢,以利于传热。

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