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流換熱過程中發(fā)生相變換熱的情況，即液體的沸騰和蒸汽的凝結(jié)的換熱過程。當流體在與固體壁面進行相變換熱過程中，因流體潛熱的釋放或吸收而使這種熱交換過程的強度遠大于同種流體無相變時的換熱強度。而且當流體為飽和流體時，相變換熱過程中流體溫度將不發(fā)生變化。重點內(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，就會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固體壁面，也就是液體對壁面附著力液體的表面張力那么冷凝液就會沿著壁面形成穩(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固體壁面，也就是液體對壁面附著力液體的表面張力那么冷凝液就會在壁面上形成一個個小的液珠，我們稱之為珠狀凝結(jié)。如圖所示。二、凝結(jié)換熱機理二、

3、凝結(jié)換熱機理在膜狀凝結(jié)時由于冷凝壁面被冷凝液覆蓋，凝結(jié)只能在膜的表面進行，蒸汽凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過導熱和對流方式傳遞給液膜后由壁面帶走，故膜的厚薄及其運動狀態(tài)(層流或紊流)對換熱的影響很大，形成膜狀凝結(jié)的主要熱阻，而這些又取決于壁的高度(液膜流程長度)以及蒸氣與壁的溫度差。一般地說，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)換熱的計算公式時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、影響因素及其強化。從定量計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，也會對凝結(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％。這是因為

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，蒸汽要達到液膜表面就必須以擴散的方式穿過聚積在界面附近的不能凝結(jié)的氣體層，造成極大的擴散阻力和傳熱阻力。同時，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，沿流動方向管排數(shù)越多，換熱越強，而蒸汽在水平管束外凝結(jié)時，沿液膜流動方向管

6、束排數(shù)越多，換熱強度降低。試對上述現(xiàn)象做出解釋答案：空氣外掠管束時，沿流動方向管排數(shù)越多，氣流擾動增加，換熱越強。而蒸汽在管束外凝結(jié)時，沿液膜流動方向排數(shù)越多，凝結(jié)液膜越來越厚，凝結(jié)傳熱熱阻越來越大，因而換熱強度降低。例題3、在電廠動力冷凝器中，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。在工程實際中，常常要強化制冷設(shè)備中的凝結(jié)換熱，而對電廠動力設(shè)備一般無需強化。試從傳熱角度加以解釋答案：相變對流換熱主要