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蒸汽壓力和流向流速對冷凍干燥機(jī)凝結(jié)換熱的影響?

發(fā)表時間: 2019-12- 20      點(diǎn)擊次數(shù):4338

       冷凍干燥機(jī)凝結(jié)換熱是變相流體換熱的一種。工質(zhì)在飽和溫度下釋放熱量,由氣態(tài)轉(zhuǎn)為液態(tài)的過程稱為凝結(jié)(或冷凝)。凝結(jié)換熱是伴隨著相變的對流換熱,是制冷系統(tǒng)中冷凝器的主要換熱方式。蒸汽同低于飽和溫度的冷壁接觸,就會凝結(jié)成液體。 在壁面上凝結(jié)液體的形式有兩種。一種是膜狀凝結(jié),其凝結(jié)液能很好得潤濕壁面,在壁面上形成一層完整的液膜像下流動。 另一種是珠狀凝結(jié),其凝結(jié)液不能潤濕壁面而聚結(jié)成一個個液珠向下滾動。由于珠狀凝結(jié),壁面除液珠粘住的部分外,其余都裸露于蒸汽中,因此其換熱熱阻比膜狀凝結(jié)要小得多,珠狀凝結(jié)的換熱系數(shù)可達(dá)膜狀凝結(jié)的幾十倍。在工業(yè)設(shè)備中大量出現(xiàn)的是膜狀凝結(jié)。

  蒸汽壓力對冷凍干燥機(jī)凝結(jié)換熱的影響:

  在制冷系統(tǒng)的冷凝器中,制冷劑蒸汽壓力通常稱為冷凝高壓,該壓力對冷凝器中的凝結(jié)換熱影響很大,因?yàn)檎羝麎毫Φ拇笮Q定了氣體的冷凝溫度(飽和溫度)的高低。在飽和狀態(tài)下,壓力越大,冷凝溫度越高,與壁溫?fù)Q熱溫差就越大,越有利于凝結(jié)換熱。因此,在制冷系統(tǒng)中保持冷凝器內(nèi)的一定高壓是必須的。 制冷系統(tǒng)中不允許混有不凝性氣體,所謂不凝結(jié)氣體指的是空氣、氮?dú)庵惖臍怏w,他們通常壓力下不會凝結(jié)成液體。不凝性氣體在制冷系統(tǒng)中即使含量甚微,也會對凝結(jié)換熱產(chǎn)生是否有害的影響。實(shí)驗(yàn)表明,蒸汽中含有1%重量的空氣,會使凝結(jié)對流換熱系數(shù)降低60%。因?yàn)椴荒Y(jié)氣體層的存在,使蒸汽在抵達(dá)液膜表面進(jìn)行凝結(jié)之前,必須以擴(kuò)散方式穿過不凝結(jié)氣體層,使蒸汽與壁面之間的熱阻加大,減弱了熱量的傳遞。因此,排出不凝結(jié)氣體是保證制冷系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。

  冷凍干燥機(jī)蒸汽流速和流向?qū)δY(jié)換熱效果的影響:

  當(dāng)制冷劑蒸汽流速<10m/s時,通常不考慮流速給凝結(jié)換熱造成影響。當(dāng)蒸汽流速增大且與液膜流動方向相同時,會使膜層減薄,導(dǎo)致凝結(jié)換熱系數(shù)α增大。例如流速為70m/s時,當(dāng)換熱系數(shù)大到靜止時的1.4倍,流速為50m/s時,α增大約1.36倍,流速為40m/s時,α增到約1.28倍,流速為30m/s時,α增大1.21倍,流速為20m/s時,α增大1.13倍。流速反向時,則α減小。但如果蒸汽流速很大,由于氣流能打膜層吹離壁面,都會促使換熱系數(shù)增強(qiáng)。


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