表面进行膜状凝结换热的过程中,影响凝结换热作用最小的因素为 ()。
A 、蒸汽的压力
B 、蒸汽的流速
C 、蒸汽的过热度
D 、蒸汽中的不凝性气体
【正确答案:A】
影响膜状凝结换热的因素有:①蒸气速度蒸气流速的大小及其和液膜的流向是否一致。
②蒸气中如含有微量不凝性气体,对换热作用影响很大,但蒸气流速增加会使这种影响减弱。
③表面粗糙度ReC数较低时,因粗糙使液膜增厚,传热性能降低;ReC数较高时,则相反。
④蒸气含油,如含润滑油,因形成油垢使传热性能降低。
⑤过热蒸气计算时,可将式中的潜热值取为过热蒸气与饱和液的焓差,计算公式不做修改。而蒸汽压力对凝结换热作用影响最小。
影响冷凝传热的因素和冷凝传热的强化
膜状冷凝传热的主要热阻集中在冷凝液膜内,对于给定的蒸汽,冷凝所形成液膜厚度及其流动状况是影响冷凝传热的重要因素。下面将对膜状冷凝传热影响因素进行分析并指出冷凝传热过程的强化措施。
一、不凝性气体的影响
在实际工业冷凝器中,因蒸汽中常含有不凝性气体(如空气),蒸汽冷凝时,不凝性气体会富集在液膜表面,形成不凝性气体膜。可凝蒸汽在抵达液膜表面进行冷凝之前,必须以扩散方式通过气膜。扩散阻力引起蒸汽分压及相应的饱和温度下降,使液膜表面温度低于蒸汽主流温度,相当于在传热过程中附加了额外热阻,导致蒸汽冷凝传热系数大为降低。例如,当蒸汽中含有1%空气时,冷凝传热系数将降低60%左右。因此,在冷凝器操作过程中必须设法不断地排除不凝性气体,提高蒸汽流速,也可减弱不凝性气体影响
1.冷凝液形成的特性如果蒸汽冷凝时,冷凝液能润湿换热面,则在冷壁面上可形成液体薄层,并在重力作用下向下流动,膜层有加厚趋向。换热时,热量要通过膜层才能交换,冷凝效果就差。如果冷凝液不能润湿换热壁面,则蒸汽凝结形成的液体在壁面上不能形成薄膜,只能形成单个的小液珠,这些小液珠逐渐发展增大,直至沿壁面滚下,这种凝结现象就称之为“殊状凝结”。与膜状凝结相比,珠状凝结的换热效果好得多,实际冷凝器中,这两种凝结方式都有。
2.蒸汽的流速和流向如果蒸汽的流速较大,且顺凝膜方向吹动时,蒸汽能够吹薄凝膜,或从冷却面上吹落凝膜的话,则蒸汽侧的给热系数值可加大。若蒸汽流速较小,特别是逆膜流方向吹动时,则反而可促使膜层加厚,使蒸汽侧给热系数降低。
3.传热壁面粗糙度的影响如果传热壁面粗糙或有氧化皮时,冷凝膜流动阻力大,膜层厚度大,给热系数就小。
4.蒸汽中含有空气或其他不凝性气体影响,空气和不凝性气体可占据换热表面而影响蒸汽冷凝,实验表明,蒸汽中含2.5%空气时,给热系数可由7000千卡/米’·小时·℃降至3500千卡/米?.小时.℃5.制冷剂中油对给热系数的影响因为氨不溶解润滑油,因此,当制冷剂蒸汽冶凝后,会在换热面上留下油膜,影响换热效果。对氟利昂制冲剂面乞因氟利昂能全部或部分溶解彻滑油,因此,在换热面上不致形成泊腔,对换热酌影响较小。
6.冷霞器结构的影响横放单管的冷霞给热系数大于立管给热系数,因为横管上壁腔易脱落。但横管成胺厉,给热系数会降低,因上层脱落的凝膜可流到下层管上。
传热学上,一般称之为膜状凝结和珠状凝结。膜状凝结时,壁面被一层液膜覆盖着,凝结时相变热必须穿过液膜才能传到冷却壁面上。这时,液膜层就成为传热的主要热阻。无论是膜状凝结还是珠状凝结,凝结液体都是构成流体与壁面热交换的热阻载体。其中,膜状凝结热阻比珠状凝结的大一个数量级以上。一般珠状凝结热阻可忽略不计,其对流传热系数“成千上万”。