冷凝傳熱condensing heat transfer
類(lèi)型 蒸氣在壁面上的冷凝有兩種類(lèi)型：①膜狀冷凝。當(dāng)冷凝液能潤(rùn)濕壁面時(shí)，在壁面上形成一層連續(xù)的液膜；蒸氣在液膜表面冷凝。冷凝放出的潛熱必須通過(guò)這層液膜才能傳給壁面，因此液膜是冷凝傳熱的熱阻所在。②滴狀冷凝。若冷凝液不能潤(rùn)濕壁面，冷凝液以液滴形態(tài)附著在壁面上。當(dāng)液滴增長(zhǎng)到一定尺寸后，沿壁面滾落或滴下，露出無(wú)液滴的壁面，供繼續(xù)冷凝。滴狀冷凝時(shí)的傳熱分系數(shù)比膜狀冷凝時(shí)大 5～10倍或更多。但在實(shí)際設(shè)備中，滴狀冷凝不穩(wěn)定，通常是膜狀冷凝，所以冷凝傳熱設(shè)備一般按膜狀冷凝設(shè)計(jì)。
冷凝的傳熱分系數(shù) 當(dāng)冷凝液膜為層流時(shí)，熱量?jī)H以熱傳導(dǎo)方式傳遞。根據(jù)液膜的流體力學(xué)和導(dǎo)熱分析，可得到冷凝傳熱分系數(shù)α 的理論計(jì)算式，再引入經(jīng)實(shí)驗(yàn)確定的校正系數(shù)后，得到實(shí)用的半經(jīng)驗(yàn)式。當(dāng)蒸氣在垂直壁面冷凝時(shí)，此半經(jīng)驗(yàn)式為：
影響冷凝傳熱的因素 單一飽和蒸氣冷凝時(shí)，汽相沒(méi)有熱阻，傳熱分系數(shù)取決于液膜厚度、液膜流動(dòng)狀況和冷凝液的物性。凡有利于減薄液膜厚度的因素，都會(huì)增強(qiáng)冷凝傳熱。例如冷凝液密度大、粘度小以及液膜流向與蒸氣流向一致等，均能使液膜減薄，從而使傳熱分系數(shù)提高；而冷凝溫度差的增大，冷壁表面不光滑，則會(huì)使液膜加厚，導(dǎo)致傳熱分系數(shù)下降。此外，影響冷凝傳熱的因素還有：①不凝性氣體。當(dāng)蒸氣中存在不凝性氣體時(shí)，即使只有1％，也會(huì)導(dǎo)致傳熱分系數(shù)下降50％以上。蒸氣中通常含有少量不凝氣體，在冷凝過(guò)程中不凝性氣體會(huì)逐漸積累。因此，冷凝器上須備有不凝氣體的排放口，操作時(shí)定期排放，以保持良好的傳熱效果。②蒸氣過(guò)熱。當(dāng)過(guò)熱蒸氣與溫度低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，先在汽相狀態(tài)冷卻到飽和溫度，然后在壁面上冷凝。此時(shí)過(guò)熱蒸氣的冷凝與飽和蒸氣的冷凝差別不大。
冷凝傳熱的強(qiáng)化 由于冷凝液的熱導(dǎo)率低，因此強(qiáng)化冷凝傳熱的關(guān)鍵在于減小冷凝液膜厚度?，F(xiàn)已研制出多種可減小液膜厚度的縱槽管（見(jiàn)圖）和波紋管。這些冷凝管利用液體表面張力的作用，使冷凝液體集中于槽溝底部，而其他表面上的液膜厚度減薄。此外，蒸氣在管束外冷凝時(shí)，要合理布置管束位置，以減少上排管子表面的冷凝液對(duì)下排管子冷凝作用的影響，并避免液膜明顯增厚。強(qiáng)化冷凝傳熱的另一途徑是維持滴狀冷凝，為此可在壁面上涂以疏水性涂層，或在蒸氣中噴入少量油性添加物，但都難以得到持久的滴狀冷凝，這有待進(jìn)一步研究。
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