1苇给、凝結(jié)換熱現(xiàn)象
蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時够挂,將汽化潛熱釋放給固體壁面俊揣,并在壁面上形成凝結(jié)液的過程婆赠,稱凝結(jié)換熱現(xiàn)象容厦。有兩種凝結(jié)形式侯养。
2、凝結(jié)換熱的分類
蒸汽與低于相應(yīng)壓力下飽和溫度的冷壁面或冷液體相接觸時剩檀,就會發(fā)生凝結(jié)現(xiàn)象。蒸汽釋放出氣化浴熱并凝結(jié)為液體旺芽。當(dāng)凝結(jié)過程在冷壁面上進(jìn)行時沪猴,視凝結(jié)液體依附壁面的不同.可分為膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)兩種。
1) 膜狀凝結(jié)
(1)定義:凝結(jié)液體能很好地濕潤壁面采章,并能在壁面上均勻鋪展成膜的凝結(jié)形式运嗜,稱膜狀凝結(jié)。
(2)特點(diǎn):壁面上有一層液膜悯舟,凝結(jié)放出的相變熱(潛熱)須穿過液膜才能傳到冷卻壁面上担租,此時液膜成為主要的換熱熱阻
當(dāng)凝結(jié)液體能潤濕壁面(凝結(jié)液和壁面的潤濕角θ<90=時,凝結(jié)液體在壁面上形成一層完整的液膜抵怎,這種凝結(jié)稱為膜狀凝結(jié)奋救。膜狀凝結(jié)時,壁面總是被一薄層凝結(jié)液膜所覆蓋反惕,這層液膜把蒸汽與冷壁面隔開赶马。因此,當(dāng)形成液膜后.蒸汽凝結(jié)只能在液膜表面上發(fā)生马怎,凝結(jié)時放出的潛熱必須通過這層液膜才能傳給冷壁面既屋。由于蒸汽凝結(jié)為液體的相變熱阻通常較小(表現(xiàn)在氣—液界面的溫度一班近似等于蒸汽的飽和溫度),因此這層液膜是膜狀凝結(jié)傳熱過程的主要熱阻惰渐。
在膜態(tài)凝結(jié)時由于冷凝壁面被冷凝液覆蓋闰幽,蒸汽凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過液膜后由壁面帶走,因而成為凝結(jié)換熱的主要熱阻胜姥,如果冷凝壁面是水平放置,那么隨著凝結(jié)過程的進(jìn)行液膜厚度會逐步增加芭患,熱阻也就越來越大裤谆;如果冷凝壁面是豎直安放,那么液膜會在重力作用下向下流動铡协,形成一個流動的液膜層兢假,隨著沿途蒸汽的不斷凝結(jié)液膜也會逐步增厚,變成一個類似于流體邊界層的流動換熱的模式芋滔。顯然援雇,豎直壁面上部的換熱性能要好于豎直壁面的下部。
2)珠狀凝結(jié)
(1)定義:凝結(jié)液體不能很好地濕潤壁面椎扬,凝結(jié)液體在壁面上形成一個個小液珠的凝結(jié)形式惫搏,稱珠狀凝結(jié)。
如圖:1)θ小則液體濕潤能力強(qiáng)蚕涤,就會鋪展開來筐赔。一般情況下铣猩,工業(yè)冷凝器,形成膜狀凝結(jié)茴丰,但珠狀凝結(jié)的形成比較困難且不持久(雖然h膜<<h珠)达皿。
(2)特點(diǎn):凝結(jié)放出的潛熱不須穿過液膜的阻力即可傳到冷卻壁面上。
當(dāng)凝結(jié)液不能潤濕壁面(θ>90)時贿肩,凝結(jié)液在壁面許多點(diǎn)上(稱為凝結(jié)核心)以—顆顆小液珠的形式依附于壁面峦椰,這種凝結(jié)稱為珠狀凝結(jié)。在界面力的作用下汰规,這些液珠逐漸長大汤功,到一定尺寸后,當(dāng)重力的影響超過界面力時犁谓,它們便隨機(jī)地沿壁滾下箭烦。這些滾下的液珠與相通的液珠匯合成較大的液滴,在向下滾動的同時.掃清了沿途的液珠叫逸,讓出無液珠的壁面供繼續(xù)凝結(jié).這樣在冷劈面上又會有新的液珠形成并長大苛豺。這樣,凝結(jié)過程主要是直接在冷壁面上進(jìn)行的俄耸,沒有凝結(jié)液膜引起的附加熱阻翅昏,因此有較高的換熱強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)表明珠狀凝結(jié)的換熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)要高5—10倍以上惊钮。雖然如此访芙,但到目前為止.在工業(yè)冷凝器中還沒能創(chuàng)造出持久地保持珠狀凝結(jié)的工作條件。珠狀凝結(jié)的機(jī)理及保證產(chǎn)生珠狀凝結(jié)的條件正在廣泛地研究中计员。如果冷凝壁面水平放置薯替,壁面遲早會被冷凝液覆蓋;如果冷凝壁面是豎直安放假仙,液珠會逐步變大而沿著壁面向下滾動救辖,使得冷凝壁面始終能與蒸汽直接接觸,保持良好的熱交換性能氮唯。
在其它條件相同時鉴吹,珠狀凝結(jié)的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)定大于膜狀凝結(jié)的傳熱系數(shù)。
3惩琉、產(chǎn)生的條件:固體壁面溫度 必須低于蒸氣的飽和溫度 豆励。