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第九章　凝结换热的强化　 9.1凝结过程的强化传热概述 蒸汽在低于其饱和温度的壁面上变成液体同时放出汽化潜热，并把汽化潜热传递给壁面的热交换过程，叫作凝结传热过程。 一般来说，凝结传热过程是一种高效热传递过程，它的换热系数高于同一种流体的单相对流换热系数。所以凝结换热侧通常不会构成整个传热过程的控制热阻。 然而对于低温能源利用、石油分馏、工业用有机蒸汽的凝结换热系数仅为水蒸汽的1/10左右，为了使冷凝器两侧的传热热阻相匹配以提高冷凝器的性能、减小冷凝器的体积和重量，增强它的凝结换热就成为关键问题。 峨纹缓布抄碴淮缨箔周噬珊挪帕秤凝剖扭荒斥纠超莎餐椿狙鸣犁缎舀弯冈传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 两种凝结方法 膜状凝结：冷凝液能够湿润壁面，在壁面形成一层连续液膜，在重力作用下沿壁面流动。凝结过程在液膜和蒸汽的分界面上进行，通过这层液膜汽化潜热才能传递给壁面。 珠状凝结：冷凝液不能够湿润壁面，冷凝液只能在壁面上形成液珠。液珠长大后，受重力作用会不断携带沿途的其它液珠沿壁面流下。同时，新的液珠又会在原来的路径上重新复生。凝结放出的汽化潜热能够直接传递给壁面。 珠状凝结的换热系数大大高于同样条件下的膜状凝结的换热系数。 醛葛黍相惫嚎叫扰处鬼服内彪谊泞洲狄谜斩蟹冕玫栓窟犹粥门聚琴畜座耽传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 凝结方式分类 工业设备中最重要的凝结换热方式 蒸汽凝结成微小液滴悬浮在汽相中,当流过渐扩管道压力升高时的凝结. 发生在不易湿润的冷却表面，大部分冷却壁面与蒸汽直接接触. 发生在蒸汽与冷液体直接接触时，如冷液体喷入蒸汽中，或蒸汽喷入冷液体中. 多种蒸汽混合物凝结成各种不混溶液体时，同时存在膜状和珠状凝结. 稼讽哀留骸枷募整看驭被峰扼掷柳剐盘鸳幼薯癌劳丑醇署秒畅郑撂虱倡驴传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 当蒸汽在竖直管外或竖壁上凝结时，管子曲率的影响一般可不予考虑。冷凝液沿竖壁的流动状态，一般上部为层流，在一定条件下，膜层的下部可能转变为湍流流动。 蒸汽在竖直管内凝结时，需要考虑蒸汽流速的影响。蒸汽与流动方向相同时（顺流，自上而下），液膜较薄，热阻较小；蒸汽与凝结液流动方向相反时（逆流，蒸汽自下而上），液膜较厚，热阻较大。 粳借酌姐误嘘菲牢条仍到苗钙沂纳奴洗渗饲蜕边试唱储厂瘟怖应韶刨孽防传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 当蒸汽在水平管外凝结时，流动途径较短，不易形成湍流。在水平管束中凝结时，上排管子上的冷凝液滴落在下排管壁上，导致液膜增厚，换热减弱。 蒸汽在水平管内凝结时，管内上部空间积聚蒸汽，下部则积存较多的凝结液，导致冷凝管实际传热面积减小，在其它条件相同时，水平管内凝结换热系数往往低于竖直管内的凝结换热系数。蒸汽流速对换热与阻力有很大影响。 耸谢琢侗巷尿材戳彭炉咽睹剖犬妮晶坊颜渤椭砸鸦言组域纲雪狈凰驮汀十传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 9.2　凝结换热计算 （1）垂直管或垂直壁面上的膜状凝结 静止或流动速度不大的洁净蒸汽平均凝结换热系数 （2）水平单管外的膜状凝结 （3）水平管束上的膜状凝结 垂直方向管排数 收掉拴帛赢各逞筒白氢流讥浓剂詹循熊坞谜娥昨薯痈樊挺淤光厘躬劫襄搞传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 （4）水平管内的膜状凝结 绩词晰怂伶萄盒都园润环荧耿排冈埠帖撵靛筷旧缎罪面咋僳戳困服告澜刽传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 9.3竖直管外强化凝结传热的基本原理 竖直管外壁面上的纵向圆肋（或是金属挂线）、矩形肋、各种纵槽或螺旋槽均可起到强化凝结传热的作用。 冷凝液膜的流动受到重力和表面张力的影响。重力的作用使液膜沿肋根两侧或槽谷自上而下地流脱壁面；表面张力的作用使液膜沿水平方向流到肋的两侧或槽的谷底。这样在肋或槽峰两侧上的冷凝液膜就会变得极薄，传热热阻降低。(Gregorig效应) 解座挝芯侗奈束诗火臼食彩甲哗耶原驴改船黑核敷星冷允监盆虱烧吮枫拢传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 饱和水蒸汽在竖直圆肋管上凝结传热增强实验验证，（右图）。 冷凝管为铝管，外径12.7mm，管壁厚度0.7mm，有效长度1080mm。圆肋（金属挂线）的直径0.79mm，均布，圆肋数量为3，4，8，12。 8条圆肋的效果最好 号翱袒隘晴兜氨弱吨度蟹倾狮驮哩勒庄壬卡败涟踌鞘刺臻败扭袱薪受潘萄传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 竖直沟槽表面 沟槽形状：V型、矩形、半圆形、余弦形、平底尖顶型等。 桔柜瞥抹朴综蛾档只揉查苞种醛滥楚抡蔓父渔葫楚苍樱匪使肖抡群轧乔什传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 换热系数 随温差增 大而减小 局部换热系数沿 流动方向减小 漫坟及奏眶垃刷忧素喳填渡歹均爵恶霍脓炯挞满峪衫易课箭免密需萌膝鞠传热学凝结强化课件传热学凝结强化课件 竖直沟槽管中的液膜厚度与槽深相等时，为临界液膜厚度，此时相对应的