TPM相變鍋爐凝結(jié)換熱機(jī)理概述
來源/作者： TPM咨詢服務(wù)中心 丨 發(fā)布時間：2017-06-21 丨 瀏覽次數(shù)：
1、TPM設(shè)備管理培訓(xùn)公司提出：鍋爐凝結(jié)換熱現(xiàn)象
蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時，將汽化潛熱釋放給固體壁面，并在壁面上形成凝結(jié)液的過程，稱凝結(jié)換熱現(xiàn)象。有兩種凝結(jié)形式。
2、鍋爐凝結(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，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。當(dāng)凝結(jié)過程在冷壁面上進(jìn)行時，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。
鍋爐凝結(jié)換熱
1）膜狀鍋爐凝結(jié)換熱
?。?）定義：鍋爐凝結(jié)換熱液體能很好地濕潤壁面，并能在壁面上均勻鋪展成膜的凝結(jié)形式，稱膜狀凝結(jié)。
?。?）特點：壁面上有一層液膜，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，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，這種凝結(jié)稱為膜狀凝結(jié)。膜狀凝結(jié)時，壁面總是被一薄層凝結(jié)液膜所覆蓋，這層液膜把蒸汽與冷壁面隔開。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，凝結(jié)時放出的潛熱必須通過這層液膜才能傳給冷壁面。由于蒸汽凝結(jié)為液體的相變熱阻通常較?。ū憩F(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。
在膜態(tài)凝結(jié)時由于冷凝壁面被冷凝液覆蓋，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，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，熱阻也就越來越大；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，形成一個流動的液膜層，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。顯然，豎直壁面上部的換熱性能要好于豎直壁面的下部。
2）珠狀鍋爐凝結(jié)換熱
?。?）定義：凝結(jié)液體不能很好地濕潤壁面，凝結(jié)液體在壁面上形成一個個小液珠的凝結(jié)形式，稱珠狀凝結(jié)。
θ小則液體濕潤能力強(qiáng)，就會鋪展開來。一般情況下，工業(yè)冷凝器，形成膜狀凝結(jié)，但珠狀凝結(jié)的形成比較困難且不持久（雖然h膜h珠）。
?。?）特點：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，凝結(jié)液在壁面許多點上（稱為凝結(jié)核心）以—顆顆小液珠的形式依附于壁面，這種凝結(jié)稱為珠狀凝結(jié)。在界面力的作用下，這些液珠逐漸長大，到一定尺寸后，當(dāng)重力的影響超過界面力時，它們便隨機(jī)地沿壁滾下。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，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。
這樣，凝結(jié)過程主要是直接在冷壁面上進(jìn)行的，沒有凝結(jié)液膜引起的附加熱阻，因此有較高的換熱強(qiáng)度。實驗表明珠狀凝結(jié)的換熱系數(shù)比膜狀凝結(jié)要高5—10倍以上。雖然如此，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。如果冷凝壁面水平放置，壁面遲早會被冷凝液覆蓋；如果冷凝壁面是豎直安放，液珠會逐步變大而沿著壁面向下滾動，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。
在其它條件相同時，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、鍋爐凝結(jié)換熱產(chǎn)生的條件：固體壁面溫度 必須低于蒸氣的飽和溫度。
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