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影響工業冷水機組冷凝器傳熱的主要因素

作者: 編輯: 來源: 發布日期: 19-10-02
信息摘要:
工業冷水機組冷凝器中的傳熱過程包括制冷劑過熱蒸氣冷卻放熱、凝結放熱,通過金屬管壁、污垢層的導熱及冷卻介質的吸熱過程。其中 ...

工業冷水機組冷凝器中的傳熱過程包括制冷劑過熱蒸氣冷卻放熱、凝結放熱,通過金屬管壁、污垢層的導熱及冷卻介質的吸熱過程。其中,凝結熱占總放熱量的80%以上。因此,影響冷凝器傳熱效率的因素主要有以下幾點:

      (1)制冷劑蒸氣的流速與流向當制冷劑蒸氣進入冷凝器中與低于飽和溫度的壁面接觸時,便凝結為一層液體薄膜,并在重力作用下向下流動。制冷劑蒸氣凝結時放出的熱量必須通過液膜層才能傳遞到冷卻壁面。液膜越厚,制冷劑蒸氣凝結時所遇到的熱阻越大,換熱系數便越小。當制冷劑蒸氣與冷凝液膜朝同一方向流動時,冷凝液體與傳熱表面分離較快換熱系數增大。當制冷劑蒸氣與冷凝液膜反方向流動時,若制冷劑蒸氣流速過小,液膜流動慢,液膜增厚,則換熱熱阻增大,換熱系數降低;若制冷劑蒸氣流速較大,液膜層被制冷劑蒸氣帶著向上移動,以至吹散而與傳熱表面脫落,換熱系數增大。

      (2)傳熱壁面表面粗糙度的影響若冷卻壁面光滑、清潔,制冷劑液膜流動阻力小,凝結的液體能較快流走,使液膜層減薄,換熱系數相應增大。若壁面粗糙或有氧化皮,制冷4劑液膜流動阻力大,使液膜厚度增大,熱阻增大,換熱系數降低,嚴重時換熱系數下降20%~30%。因此,要定期清潔冷凝器換熱管,以保證有較大的凝結換熱系數。

 ?。?)制冷劑蒸氣中含有空氣或其他不凝性氣體的影響制冷系統中不可避免會有空氣或其他不凝性氣體進人冷凝器,它們附著在凝結液膜附近,使制冷劑蒸氣不能與傳熱管表面充分接觸,降低了換熱系數。這些空氣或不凝性氣體的來源是系統不嚴密或調試過程中空氣沒有排除干凈,加制冷劑或潤滑油時帶入,以及制冷劑和潤滑油在高溫下分解的氣體等。為了防止冷凝器中不凝性氣體積聚過多,惡化傳熱過程,必須采取措施,既要防止空氣滲入制冷系統內,又要及時將系統中的不凝性氣體通過專門設備排出。

 ?。?)制冷劑蒸氣中含油的影響制冷劑蒸氣中含油對凝結換熱的影響,與油在制冷劑中的溶解度有關。對于采用不溶于油的制冷劑氨的制冷系統,其冷凝器中若氨氣混有潤滑油,油將沉積在冷卻壁面上形成熱導率很低的油膜,造成附加熱阻,使氨側的放熱系數降低。而對于氟利昂系統,由于氟和潤滑油易溶解,當油的質量分數小于6%~7%時,可不計其對傳熱的影響,超過此范圍,也會使傳熱系數降低。因此,在冷凝器的設計和運行中,設置高效的油分離器,以減少制冷蒸氣中的含油量,從而降低其對凝結放熱的不良影響。

 ?。?)冷凝器構造及形式的影響無論何種結構的冷凝器,都應設法使冷凝液盡快從冷卻壁面離開。例如,常用的殼管式冷凝器,單根橫管的外表面冷凝時放熱系數要高于直立管,因為單根橫管的凝結液膜比直立單管容易分離。一定長度的直立單管凝結液膜向下流動時,使下部的液膜層厚度增加,平均放熱系數下降。但多根橫管集成管簇時,上部橫管壁面上凝結的液體流到下面的管壁面上會形成較厚的液膜層,平均放熱系數也相應減小,但不高于直立管簇的平均放熱系數。因此,現在臥式殼管式冷凝器的設計向增大長徑比的方向發展,相同的傳熱面積下增加每根單管的長度,減少垂直方向管子的排數,以提高整體的傳熱系數。

 ?。?)冷凝器冷卻介質的影響不同的冷卻介質換熱系數不同。介質的流速越大,換熱系數越大,但流速大,水泵的耗功也大。介質的純度對換熱系數也有影響。若水中含有雜質,長期使用后在冷凝器表面形成水垢,增加了熱阻??諝饫鋮s的冷凝器長期使用后會積灰,甚至銹蝕或有油污,也會增大熱阻。因此,應經常對冷凝器的各種污垢進行清除。


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