凝結(jié)膜換熱

1、工程上和日常生活中存在著大量發(fā)生相變的傳熱過(guò)程，如蒸汽的凝結(jié)、液體的沸騰、液體的蒸發(fā)、液體的凝固以及固體的熔化等。這里僅僅討論流體在對(duì)流換熱過(guò)程中發(fā)生相變換熱的情況，即液體的沸騰和蒸汽的凝結(jié)的換熱過(guò)程。當(dāng)流體在與固體壁面進(jìn)行相變換熱過(guò)程中，因流體潛熱的釋放或吸收而使這種熱交換過(guò)程的強(qiáng)度遠(yuǎn)大于同種流體無(wú)相變時(shí)的換熱強(qiáng)度。而且當(dāng)流體為飽和流體時(shí)，相變換熱過(guò)程中流體溫度將不發(fā)生變化。重點(diǎn)內(nèi)容：凝結(jié)換熱規(guī)律及其影響因素。一、凝結(jié)換熱分類一、凝結(jié)

2、換熱分類蒸汽與溫度低于其飽和溫度的固體壁面接觸時(shí)，就會(huì)放出汽化潛熱而凝結(jié)成液體依附于壁面上。根據(jù)冷凝液的流動(dòng)狀況，凝結(jié)換熱可分為膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)。如果冷凝液能夠很好地浸潤(rùn)固體壁面，也就是液體對(duì)壁面附著力液體的表面張力那么冷凝液就會(huì)沿著壁面形成穩(wěn)定的液膜，我們稱之為膜狀凝結(jié)；如果冷凝液不能夠很好地浸潤(rùn)固體壁面，也就是液體對(duì)壁面附著力液體的表面張力那么冷凝液就會(huì)在壁面上形成一個(gè)個(gè)小的液珠，我們稱之為珠狀凝結(jié)。如圖所示。二、凝結(jié)換熱機(jī)理二、

3、凝結(jié)換熱機(jī)理在膜狀凝結(jié)時(shí)由于冷凝壁面被冷凝液覆蓋，凝結(jié)只能在膜的表面進(jìn)行，蒸汽凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過(guò)導(dǎo)熱和對(duì)流方式傳遞給液膜后由壁面帶走，故膜的厚薄及其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)(層流或紊流)對(duì)換熱的影響很大，形成膜狀凝結(jié)的主要熱阻，而這些又取決于壁的高度(液膜流程長(zhǎng)度)以及蒸氣與壁的溫度差。一般地說(shuō)，層流膜狀凝結(jié)表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)是隨壁的高度及溫度差的增加而降低，而紊流膜狀凝結(jié)與此相反。水平管束管外層流凝結(jié)：水平管內(nèi)層流膜狀凝結(jié)換熱：注意：在使用以上膜狀

4、凝結(jié)換熱的計(jì)算公式時(shí)所涉及的液體和蒸汽物性量，除汽化潛熱在蒸汽飽和溫度下取值外，均在膜溫度下取值。五、基本要求及例題五、基本要求及例題從基本概念方面主要包括：凝結(jié)換熱的基本特點(diǎn)、影響因素及其強(qiáng)化。從定量計(jì)算方面主要是確定凝結(jié)放熱系數(shù)及換熱量。例題1、分析不凝結(jié)氣體的存在對(duì)凝結(jié)換熱的影響。答案：蒸汽中含有不能凝結(jié)的氣體，如空氣，即使含量很低，也會(huì)對(duì)凝結(jié)換熱產(chǎn)生很大的影響。例如，水蒸氣中重量含量占1％的空氣就能使換熱系數(shù)下降60％。這是因?yàn)?/p>

5、，在靠近液膜表面的蒸汽側(cè)，隨著蒸汽的凝結(jié)蒸汽的分壓力逐步減小，而不能凝結(jié)的氣體的分壓力逐步增大；這樣，蒸汽要達(dá)到液膜表面就必須以擴(kuò)散的方式穿過(guò)聚積在界面附近的不能凝結(jié)的氣體層，造成極大的擴(kuò)散阻力和傳熱阻力。同時(shí)，蒸汽分壓力的下降使相應(yīng)的飽和溫度下降，從而減小了凝結(jié)的推動(dòng)力Δts。因此，在冷凝設(shè)備中，排除不凝結(jié)氣以保證其正常工作是非常重要的。例題2、空氣橫掠管束時(shí)，沿流動(dòng)方向管排數(shù)越多，換熱越強(qiáng)，而蒸汽在水平管束外凝結(jié)時(shí)，沿液膜流動(dòng)方向管

6、束排數(shù)越多，換熱強(qiáng)度降低。試對(duì)上述現(xiàn)象做出解釋答案：空氣外掠管束時(shí)，沿流動(dòng)方向管排數(shù)越多，氣流擾動(dòng)增加，換熱越強(qiáng)。而蒸汽在管束外凝結(jié)時(shí)，沿液膜流動(dòng)方向排數(shù)越多，凝結(jié)液膜越來(lái)越厚，凝結(jié)傳熱熱阻越來(lái)越大，因而換熱強(qiáng)度降低。例題3、在電廠動(dòng)力冷凝器中，主要冷凝介質(zhì)是水蒸氣，而在制冷劑（氟利昂）的冷凝器中，冷凝介質(zhì)是氟利昂蒸汽。在工程實(shí)際中，常常要強(qiáng)化制冷設(shè)備中的凝結(jié)換熱，而對(duì)電廠動(dòng)力設(shè)備一般無(wú)需強(qiáng)化。試從傳熱角度加以解釋答案：相變對(duì)流換熱主要