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关于制冷系统影响制冷剂侧蒸气凝结放热的因素介绍

   2020-04-29 子琪2748
核心提示:考虑到制冷剂蒸气的流速和流向对放热的影响,立式壳管式冷凝器的蒸气进口,一般总是设在冷凝器高度2/3处的筒休侧面,让高速进人的压缩机排气的气流可以吹散已形成的液膜,以便不使冷凝液膜太厚而影响放热。

1.制冷剂蒸气的流速和流向的影响。在膜状凝结时形成的液膜,将使制冷剂的传热热阻增大,表面传热系数降低。因此理想的情况是不让液膜增厚并能迅速与传热面分离。当制冷剂蒸气与低于饱和温度的壁面接触时,便凝结成一层液体薄膜,并在重力的作用下向下流动。液膜是冷凝器中制冷剂一侧的热阻,它的增厚将使制冷剂侧的热阻增大,传热系数降低。因此,当制冷剂蒸气与冷凝液膜沿同一方向运动时,冷凝液体与传热表面的分离较快,传热系数增高;而当制冷剂蒸气与液膜受重力流动作反向运动时.则传热系数可能降低,也可能增大,此时将决定于制冷剂蒸气的流速。若制冷剂蒸气的流速较小时,则液膜流动减慢,液膜变厚,传热系数降低;若制冷剂蒸气流速非常大时,则液膜层会被制冷剂蒸气流带着向上移动,以至吹散而与传热壁面脱离.在这种情况下,传热系数将增大。

考虑到制冷剂蒸气的流速和流向对放热的影响,立式壳管式冷凝器的蒸气进口,一般总是设在冷凝器高度2/3处的筒休侧面,让高速进人的压缩机排气的气流可以吹散已形成的液膜,以便不使冷凝液膜太厚而影响放热。

2.传热壁面粗糙度的影响。冷凝液膜在传热壁而上的厚度,不仅与制冷剂液体的黏度等因素有关,而且传热壁面的粗糙度对液膜厚度也有很大影响。当壁面很粗糙或有氧化皮时,液膜流动阻力增加不易剥离,液膜增厚,从而使传热系数降低。根据试验,传热壁面严重粗糙时,可使制冷剂凝结传热系数下降20%30%。所以,对冷凝管表面应保持光滑和清洁,以保证有较大的凝结传热系数。


3.制冷剂蒸气中含空气或其他不凝性气体的影响。在制冷系统中,总会有一些空气及制冷剂和润滑油在高温下分解出来的不凝性气体存在。这些气体随制冷剂蒸气进入冷凝器,会显著降低凝结传热系数。这是因为制冷剂蒸气凝结后,这些不凝性气体将附着在凝结液膜附近。在液膜表面下,不凝性气体的分压力显著增加,从而使得制冷剂蒸气的分压力减小。蒸气分压力的减小,会大大影响制冷剂蒸气的凝结放热。实验证明,如在单位热负荷q=1163W/时下,当氨蒸气中含有2.5%的空气时,凝结表面传热系数将由8141W/(·K)降低到4071W/(·K)。可见,制冷剂蒸气中含有空气或其他不凝性气体时,对凝结传热系数的影响是很大的。

为了防止冷凝器中不凝性气体积聚过多以致恶化传热过程,必须采取措施,既要防止空气渗入制冷系统内,又要及时地将系统中的不凝性气体利用专门设备排出。

4.制冷剂蒸气中含油对凝结放热的影响。制冷剂蒸气中含油对凝结传热系数的影响,与油在制冷剂中的溶解度有关。由于氨与油基本不相溶,如果氨蒸气中混有润滑油时,油将形成油膜沉积在冷凝器的传热表面上,这样就会造成附加热阻(油垢热阻)。对于卤代烃系统,由于氟油很容易溶解,所以当油的质量分数在一定范围内(小于6%7%)时,可不考虑其对传热的影响,超过此限时,也会使传热系数降低。因此,在大中型制冷系统的设计中,需设置高效的油分离器,以减少制冷剂蒸气中的含油量,从而降低其对凝结放热的不良影响。

5.冷凝器构造型式的影响。制冷剂蒸气在横放单管外表面冷凝时的传热系数,一般大于直立管的传热系数。这是因为具有一定高度的直立管的下部,冷凝液膜层厚度较大。但是,对于蒸气在水平管束外表面上的凝结放热,由于下落的冷凝液可使下部管束外侧的液膜增厚,使其平均传热系数也有所降低。水平管束在上下重叠的排数越多,这种影响就越大。所以,水平管束的平均传热系数,也有可能低于直立管的传热系数。

一般立式壳管式冷凝器的传热系数较小,其立管下部积有较厚的液膜层是主要原因之一。从这个观点来看,卧式冷凝器的筒体直径不宜太大,否则传热系数会显著降低。而且不管是何种结构型式的冷凝器,要想提高制冷设备凝结传热系数,就必须保证能迅速地将传热表面的冷凝液体排除,并保证传热表面的光滑和清洁。


 
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