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冷凝器传热的影响因素

来源：本站日期：2022-06-12 05:21:43 浏览：160

由于冷凝传热的复杂性，很多因素的改变都会对冷凝器传热产生影响，冷凝传热的主要影响因素有不凝气、气体流速、气流方向、液膜雷诺系数和管排数等。

1.不凝气
不凝气的存在将会对冷凝传热产生十分不利的影响，如水蒸气中含一点点的空气，将会使冷凝传热系数下降60%。因为随着蒸气的冷凝，在界面处的不凝气浓度将不断增加，装气在抵达液膜表面冷凝前必须以扩散方式穿过聚积在果面附近的不凝气层，增加了传热阻力；蒸气分压的下降使得相应的饱和温度下降，从而减小了冷凝温差推动力。因此在冷凝器没计中，避免不凝气聚集很重要。

2.气体流速
气体流速对冷凝传热的影响在低流速时可忽略不计，但在高流速时气流会对液膜表面产
生明显的粘滞应力。在工业操作的流速范围内，气体流速对冷凝传热系数的影响很小。

3.气流方向
如果气流方向与液膜流动方向一致时，将拉薄液膜，对冷凝传热有利；相反，则会使液膜加厚，使得冷凝传热效率下降。比如，液膜是由上向下流动的，当气体流向与它一致时，因为气膜有搅动作用，所以对传热是有利的；相反，如果气体由下而上地流动，就会降低液膜向下流动的速度，甚至将下部的部分凝液带到上面，从而使上面的液膜厚度增加，这样就会降低平均传热系数值，所以在立式冷凝器中气体自上而下流动。

另外在冷凝器中，因为折流板的关系，使气体流向与管子垂直，这样，由于气体对凝液的剪切效应使凝液吹脱，就使饱和气体冷凝时实际的平均传热系数值比计算值稍大，因此应尽量使气流垂直于管子

4.液膜雷诺数
在工业上冷凝过程多半是在层流区城，在此区域中平均传热系数值与雷诺数的定性关系与无相变的对流传热不同。

当雷诺系数<2100，即在层流区域时，随着冷凝量的增加，平均的液膜厚度也随着增加，这就使平均传热系数值随冷凝量的增加而减小，即平均传热系数值随气体流率的增加而减小。上述情况与无相变的换热器正好相反，所以在设计冷凝器时应该考虑到这个关系。这里需要着重指出：增加冷凝量对平均传热系数的影响与增加气体流速的影响是两个不同的概念，切勿混淆。

5.管排数
气体在换热管管束外冷凝时，上排管子的冷凝液将会滴落到下排管，使下排管的冷凝传热效率下降，但冷凝液滴落时会产生飞溅以及对液膜的冲击扰动，又使得下排管的冷凝传热得以强化，因此在设计时应综合考虑。

6.冷凝器安排方式的影响
管壳式冷凝器有立式与卧式两种，当冷凝器的个数较多时，在安排上又有串联与并联两种。因此在选用型号时，可直接选用一个大的或几个小的。

而这几种安排方式的比较，实质上就是对饱和气体的冷凝在层流阶段从热负荷与评价传热系数两者的比较中，选取对平均传热系数有利的方案。现将比较结果汇总如下：
6.1对于一台冷凝器，当饱和气体的流率相同，冷凝器的型号相同时，卧式冷凝器的平均传热系数比立式的高；
6.2不论哪一种系列，卧式的平均传热系数都比立式的高；
6.3在卧式冷凝器中，两种系列采用几个小的并联，其平均传热系数较高，这一点对三角形排列的系列更明显一些；
6.4在立式冷凝器中，几个小的并联，其平均传热系数都与一个大的相同，当然采用一个大的，钢材要省一些。同时可以看出，采用串联式是不合理的。

7.冷凝传热的强化
7.1改变冷凝表面的物理性质：通过加滴状冷凝促进剂，冷凝表面镀贵金属和涂高分子材料，冷凝液在表面张力的作用下使冷凝过程呈滴状冷凝，加大传热系数，以而强化传热。
7.2使用低翅片管(或螺纹管等）：使用低翅片管可达到增加传热面积和改变冷凝液分布的效果，从而强化冷凝传热。