影响工业竞博组冷凝器传热的主要因素

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影响工业竞博组冷凝器传热的主要因素

工业竞博组冷凝器中的传热过程包括制冷剂过热蒸气冷却放热、凝结放热,通过金属管壁、污垢层的导热及冷却介质的吸热过程。其中,凝结热占总放热量的80%以上。因此,影响冷凝器传热效率的因素主要有以下几点:

      (1)制冷剂蒸气的流速与流向当制冷剂蒸气进入冷凝器中与低于饱和温度的壁面接触时,便凝结为一层液体薄膜,并在重力作用下向下流动。制冷剂蒸气凝结时放出的热量必须通过液膜层才能传递到冷却壁面。液膜越厚,制冷剂蒸气凝结时所遇到的热阻越大,换热系数便越小。当制冷剂蒸气与冷凝液膜朝同一方向流动时,冷凝液体与传热表面分离较快换热系数增大。当制冷剂蒸气与冷凝液膜反方向流动时,若制冷剂蒸气流速过小,液膜流动慢,液膜增厚,则换热热阻增大,换热系数降低;若制冷剂蒸气流速较大,液膜层被制冷剂蒸气带着向上移动,以至吹散而与传热表面脱落,换热系数增大。

      (2)传热壁面表面粗糙度的影响若冷却壁面光滑、清洁,制冷剂液膜流动阻力小,凝结的液体能较快流走,使液膜层减薄,换热系数相应增大。若壁面粗糙或有氧化皮,制冷4剂液膜流动阻力大,使液膜厚度增大,热阻增大,换热系数降低,严重时换热系数下降20%~30%。因此,要定期清洁冷凝器换热管,以保证有较大的凝结换热系数。

  (3)制冷剂蒸气中含有空气或其他不凝性气体的影响制冷系统中不可避免会有空气或其他不凝性气体进人冷凝器,它们附着在凝结液膜附近,使制冷剂蒸气不能与传热管表面充分接触,降低了换热系数。这些空气或不凝性气体的来源是系统不严密或调试过程中空气没有排除干净,加制冷剂或润滑油时带入,以及制冷剂和润滑油在高温下分解的气体等。为了防止冷凝器中不凝性气体积聚过多,恶化传热过程,必须采取措施,既要防止空气渗入制冷系统内,又要及时将系统中的不凝性气体通过专门设备排出。

  (4)制冷剂蒸气中含油的影响制冷剂蒸气中含油对凝结换热的影响,与油在制冷剂中的溶解度有关。对于采用不溶于油的制冷剂氨的制冷系统,其冷凝器中若氨气混有润滑油,油将沉积在冷却壁面上形成热导率很低的油膜,造成附加热阻,使氨侧的放热系数降低。而对于氟利昂系统,由于氟和润滑油易溶解,当油的质量分数小于6%~7%时,可不计其对传热的影响,超过此范围,也会使传热系数降低。因此,在冷凝器的设计和运行中,设置高效的油分离器,以减少制冷蒸气中的含油量,从而降低其对凝结放热的不良影响。

  (5)冷凝器构造及形式的影响无论何种结构的冷凝器,都应设法使冷凝液尽快从冷却壁面离开。例如,常用的壳管式冷凝器,单根横管的外表面冷凝时放热系数要高于直立管,因为单根横管的凝结液膜比直立单管容易分离。一定长度的直立单管凝结液膜向下流动时,使下部的液膜层厚度增加,平均放热系数下降。但多根横管集成管簇时,上部横管壁面上凝结的液体流到下面的管壁面上会形成较厚的液膜层,平均放热系数也相应减小,但不高于直立管簇的平均放热系数。因此,现在卧式壳管式冷凝器的设计向增大长径比的方向发展,相同的传热面积下增加每根单管的长度,减少垂直方向管子的排数,以提高整体的传热系数。

  (6)冷凝器冷却介质的影响不同的冷却介质换热系数不同。介质的流速越大,换热系数越大,但流速大,水泵的耗功也大。介质的纯度对换热系数也有影响。若水中含有杂质,长期使用后在冷凝器表面形成水垢,增加了热阻。空气冷却的冷凝器长期使用后会积灰,甚至锈蚀或有油污,也会增大热阻。因此,应经常对冷凝器的各种污垢进行清除。


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