凝结强化传热.ppt

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1、1凝结换热的强化2影响凝结传热的因素要考虑过热蒸气与饱和液的焓差。不凝结气体增加了传递过程的阻力，同时使饱和温度下降，减小了凝结的驱动力1.不凝结气体2.蒸气流速3.过热蒸气流速较高时，蒸气流对液膜表面产生模型的粘滞应力。如果蒸气流动与液膜向下的流动同向时，使液膜拉薄，增大；反之使减小。3如果考虑过冷度及温度分布的实际情况，要用下式代替计算公式中的，管束的几何布置、流体物性都会影响凝结换热。前面推导的横管凝结换热的公式只适用于单根横管。4.液膜过冷度及温度分布的非线性5.管子排数6.管内冷凝此时换热与蒸气的流速关系很大。蒸气流速低时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于管子上半部。流速较高时

2、，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子四周，中心为蒸气核。4强化凝结换热的原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度。可用各种带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜拉薄，或者使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。7.凝结表面的几何形状5§-1凝结换热一.概述1.凝结2.凝结形式膜状凝结:g当凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在壁面上形成许多小液珠g工质在饱和温度下由气态转化为液态的过程称为凝结.当凝结液能很好地润湿壁面时,凝结液将形成连续的膜向下流动(2)珠状凝结6(3)两种凝结形式的比较膜状凝结:由于沿整个壁面形成一层薄膜，并且在重力的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因此，液膜厚度及

3、运动状态直接影响了热量传递。珠状凝结:由于凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在壁面上形成许多小液珠，此时壁面的部分表面与蒸汽直接接触，因此，换热速率远大于膜状凝结（可能大几倍，甚至一个数量级）虽然珠状凝结换热远大于膜状凝结，但可惜的是，珠状凝结很难保持，因此，大多数工程中遇到的凝结换热大多属于膜状凝结，因此，教材中只简单介绍了膜状凝结.凝结膜状凝结凝结发生在气液接触面凝结发生在壁面：珠状凝结so：珠状凝结的传热系数＞膜状凝结的传热系数在实际过程中，一般都是膜状凝结，可以对壁面进行预处理或蒸汽中加促进剂在换热时，蒸汽流速对凝结换热影响尤为明显蒸汽与液膜流动方向相同力作用液膜减薄传热增强蒸汽与

4、液膜流动方向相反力作用阻碍液膜流动液膜增厚传热减弱液膜脱离壁面传热系数急剧增大7.1.1管外凝结传热的强化方法1)粗糙表面法2）采用各种形式的强化传热管3)应用纵向肋或凹槽1)粗糙表面法壁面粗糙可以增强液膜湍流速度，所以能强化凝结换热效果。如用滚花冷辊管，其传热系数是光滑管的4倍。但是当液膜做层流流动时，粗糙度对扰动液膜作用不大。2）采用各种形式的强化传热管低肋管：利用冷凝液的表面张力使翅片顶部的液膜减薄来强化传热。机理由于在低肋管肋片上形成的液膜较薄，且换热面积要比光管大得多，因此传热量要比光管大得多。但由于肋片高度、间距以及液体表面张力对凝结换热有很大的影响，若参数选取不当，易形成搭

5、桥现象或影响凝结液顺利流出。研究表明：一定尺寸的低肋管只能适用于表面张力一定的工质。GEWA-TXY管它的翅片外缘呈V字形状，管外冷凝传热系数是低肋管的1.2~1.6倍，比低肋管稍高。C管冷凝传热系数是低肋管的1.5~2倍，比GEWA管高80%。图4：C管图5C管的表面结构及其与低肋管、光管的性能比较锯齿形翅片管翅片的外缘周长比普通低肋管要长，这就扩大了表面张力作用的薄液区，另外相邻翅片间的锯齿错开排列也会激起冷凝液的湍动，使冷凝传热系数显著提高。图6锯齿形翅片管径向辐射肋管虽然翅片没有锯齿尖，但其冷凝传热系数却比锯齿形翅片管要高30%。这是由于其翅片两侧都有呈辐射状分布的凸肋，细密的

6、肋除增大外表面积之外，能充分利用冷凝表面张力作用及促进液膜的对流换热。图7径向辐射肋管3）应用纵向肋或凹槽其特点：尖锐的前缘，从顶部到根部肋表面曲率逐渐变化；肋间有宽槽用以收集凝结液；在纵管沿垂直方向安装分段排液盘以便凝结液早脱落。7.1.2管内凝结传热的强化对比光滑管，其管内压降的提高比冷凝传热系数的提高更显著，因而强化冷凝传热效能不高其具有相对较低的管内压降和高的冷凝传热强化性能，是强化管内冷凝传热的最佳管型管内结构翅片及沟槽断面均为梯形翅片断面为三角形沟槽断面为梯形翅片均为二维结构之前的低肋管、锯齿形翅片管、CCS管还有GEWA-TX管，均由于管外传热系数大幅度提高，热阻已从管外侧

7、转移到管内水侧。为了促进管内水侧的换热，已不是采用提高水速的办法，而是将管子加工成内壁呈各种形状的凸肋，通过扰流破坏边界层来达到强化传热的目的。下面是几种管内强化传热管作用：令水在管内流动形成螺旋流，使边界层分离、减薄，使水侧传热得以强化。作用：减少由于管外扎槽对管外可加工面积减少的影响，尽可能减少管内水侧的流动阻力。DAE-2管目前被广泛用于制造国产冷水机组的换热器。它为波纹状单螺旋内槽管，管内表面加工有螺旋微槽，且在管外轧有一条