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熱點聚焦∣影晌制冷劑側蒸氣凝結放熱的因素

   2020-04-15 子琪25
核心提示:制冷劑蒸氣的流速大小,在壓縮機排氣量一定的條件下取決于冷凝器傳熱管的直徑和制冷劑的種類。一般情況下,各種冷凝器傳熱管的直徑已有規定,因而制冷劑蒸氣的流速可按制冷劑的不同來選擇。

(1)制冷劑氣的流速和流向的影響制冷劑蒸氣在冷凝器傳熱管表面上的凝結,一般都是膜狀凝結。膜狀凝結形成的液膜在重力的作用下向下流動并逐漸增厚,液膜成了冷凝器中制冷劑一側的主要熱限,而液膜的增厚將使制冷劑側的熱阻增大,傳熱系數降低。因此.理想的情況是液膜不至于增厚并能迅速從傳熱表面上脫離。當制冷劑蒸氣與冷凝液膜朝同一方向運動時,冷凝液體與傳熱表面的分離較快,傳熱系數增高。而當制冷劑蒸氣作反液膜流向運動時,則傳熱系數可能降低,也可能增大,此時將決定于制冷劑蒸氣的流速。若蒸氣的流速較小時,則液膜流動減慢,液膜變厚,傳熱系數降低;若制冷劑蒸氣流速相當大時,則液膜會被制冷劑蒸氣帶著向上移動以至吹散而與傳熱表面脫離,在這種情況下,傳熱系數便將增大。

制冷劑蒸氣的流速大小,在壓縮機排氣量一定的條件下取決于冷凝器傳熱管的直徑和制冷劑的種類。一般情況下,各種冷凝器傳熱管的直徑已有規定,因而制冷劑蒸氣的流速可按制冷劑的不同來選擇。例如,對以氟利昂為工質的冷凝器,其蒸氣流速一般在9-11/s之間;以氨為工質的冷凝器,蒸氣流速常在25-31/s之間選擇。

(2)制冷劑蒸氣中含空氣或其它不凝性氣體的影響在制冷系統中,總會有一些空氣以及制冷劑和潤滑油在高溫下分解出來的不凝性氣體存在,這些氣體隨制冷劑蒸氣進入冷凝器,會使凝結傳熱系數顯著降低。這是因為在靠近制冷劑凝結液膜表面的蒸氣側,隨著蒸氣的不斷凝結,不凝性氣體將附著在凝結液膜上而使其分壓力顯著增加,制冷劑蒸氣的分壓力下降,使得蒸氣在抵達液膜表面進行凝結前,必須以擴散的方式穿過聚積在界面附近的不凝性氣體層。因此,不凝性氣體層的存在增加了熱量傳遞過程的阻力,同時制冷劑蒸氣分壓力的下降,使相應的飽和溫度下降,減小了蒸氣凝結的驅動力,也使凝結過程削弱。另外,不凝性氣體的存在也使壓縮機的排氣壓力和沮度提高,增加了壓縮機的功耗。

為了防止冷凝器中不凝性氣體積聚過多,以致惡化傳熱過程,所以必須采取措施,既要防止空氣滲入制冷系統內,又要及時地將系統中的不凝性氣體利用專門設備排出。

(3)制冷劑蒸氣中含油對凝結放熱的影響制冷劑蒸氣中含油對凝結傳熱系數的影響,與油在制冷劑中的溶解度有關。在商用制冷裝中,由于使用的制冷劑一般為氟利昂,而氟油很容易溶解,所以當含油濃度在一定范圍內(小于6%-7%)時,可不考慮含油對傳熱的影響,超過此范田時,也會使傳熱系數降低。

(4)冷凝器構造型式與傳熱管表面形狀的影響制冷劑蒸氣在橫放單管外表面冷凝時的傳熱系數,一般大于直立管的傳熱系數。這是因為具有一定高度的直立管的下部,冷凝液膜層的厚度較大。但是,對于蒸氣在水平管束外表面上的凝結放熱,由于下落的冷凝液可使下部管束外側的液膜增厚,使其平均傳熱系數也有所降低。水平管束在上下重疊的排數越多,這種影響越大。所以水平管束的平均傳熱系數,也有可能低于直立管的傳熱系數。要想強化冷凝器的膜狀凝結換熱,提高凝結傳熱系數,其基本原則是盡量減薄粘滯在換熱表面上的液膜的厚度。實現的方法包括用各種帶有尖鋒的表面使在其上冷凝的液膜變薄,以及使已凝結的液體盡快從換熱表面上排泄掉。對于水平管外凝結,已經開發出兩種有效方法。一種是采用低翅片管或各種類型鋸齒管這類高效冷凝表面,它利用冷凝液的表面張力使翅頂或溝槽脊背的凝結液膜拉薄,從而增強換熱。另一種方法是使液膜在下流過程中分段排泄或采用其它加速排泄的方法。為了強化制冷劑的管內凝結,近年來也廣泛采用微翅片管;在其它條件相同的情形下,它的凝結表面傳熱系數是光管的3倍左右。同時,保持冷凝傳熱管表面上的光滑和清潔,對凝結傳熱系數的提高也有很大的幫助。

 
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