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热点聚焦∣影晌制冷剂侧蒸气凝结放热的因素

2020-04-30430

(1)制冷剂气的流速和流向的影响制冷剂蒸气在冷凝器传热管表面上的凝结,一般都是膜状凝结。膜状凝结形成的液膜在重力的作用下向下流动并逐渐增厚,液膜成了冷凝器中制冷剂一侧的主要热限,而液膜的增厚将使制冷剂侧的热阻增大,传热系数降低。因此.理想的情况是液膜不至于增厚并能迅速从传热表面上脱离。当制冷剂蒸气与冷凝液膜朝同一方向运动时,冷凝液体与传热表面的分离较快,传热系数增高。而当制冷剂蒸气作反液膜流向运动时,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;若制冷剂蒸气流速相当大时,则液膜会被制冷剂蒸气带着向上移动以至吹散而与传热表面脱离,在这种情况下,传热系数便将增大。

制冷剂蒸气的流速大小,在压缩机排气量一定的条件下取决于冷凝器传热管的直径和制冷剂的种类。一般情况下,各种冷凝器传热管的直径已有规定,因而制冷剂蒸气的流速可按制冷剂的不同来选择。例如,对以氟利昂为工质的冷凝器,其蒸气流速一般在9-11/s之间;以氨为工质的冷凝器,蒸气流速常在25-31/s之间选择。

(2)制冷剂蒸气中含空气或其它不凝性气体的影响在制冷系统中,总会有一些空气以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,会使凝结传热系数显著降低。这是因为在靠近制冷剂凝结液膜表面的蒸气侧,随着蒸气的不断凝结,不凝性气体将附着在凝结液膜上而使其分压力显著增加,制冷剂蒸气的分压力下降,使得蒸气在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散的方式穿过聚积在界面附近的不凝性气体层。因此,不凝性气体层的存在增加了热量传递过程的阻力,同时制冷剂蒸气分压力的下降,使相应的饱和温度下降,减小了蒸气凝结的驱动力,也使凝结过程削弱。另外,不凝性气体的存在也使压缩机的排气压力和沮度提高,增加了压缩机的功耗。

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,所以必须采取措施,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。

(3)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。在商用制冷装中,由于使用的制冷剂一般为氟利昂,而氟油很容易溶解,所以当含油浓度在一定范围内(小于6%-7%)时,可不考虑含油对传热的影响,超过此范田时,也会使传热系数降低。

(4)冷凝器构造型式与传热管表面形状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,冷凝液膜层的厚度较大。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。要想强化冷凝器的膜状凝结换热,提高凝结传热系数,其基本原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度。实现的方法包括用各种带有尖锋的表面使在其上冷凝的液膜变薄,以及使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。对于水平管外凝结,已经开发出两种有效方法。一种是采用低翅片管或各种类型锯齿管这类高效冷凝表面,它利用冷凝液的表面张力使翅顶或沟槽脊背的凝结液膜拉薄,从而增强换热。另一种方法是使液膜在下流过程中分段排泄或采用其它加速排泄的方法。为了强化制冷剂的管内凝结,近年来也广泛采用微翅片管;在其它条件相同的情形下,它的凝结表面传热系数是光管的3倍左右。同时,保持冷凝传热管表面上的光滑和清洁,对凝结传热系数的提高也有很大的帮助。

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