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蒸發(fā)式冷凝器概述

http://m.27577.cn 發(fā)布日期:[ 2013年6月18日 ]

蒸發(fā)式冷凝器是將冷卻塔與冷凝器合二為一,利用水的蒸發(fā)潛熱實(shí)現冷凝、冷卻的冷換設備,在國內外都得到了廣泛的研究與應用。蒸發(fā)式冷凝器一般采用蛇形盤(pán)管,管內為制冷劑,管外為水流的薄膜和空氣,汽液界面處同時(shí)還存在有傳質(zhì)過(guò)程。大量研究結果表明,管外液膜及其汽液界面為過(guò)程控制熱阻之一,因此薄液膜的流動(dòng)形態(tài)、更新速率及分布情況均將對整個(gè)傳熱性能起著(zhù)至關(guān)重要的作用。

從研究進(jìn)展上可以看出,蒸發(fā)式冷卻、冷凝器理論體系已趨于成熟,但大部分 文獻報道都是從設備尺度出發(fā)對其進(jìn)行性能分析研究的,而對其管外水分布及內部的微結構機理的研究還不夠充分。蒸發(fā)式冷凝器盤(pán)管表面為薄層水膜所覆蓋,水膜外流動(dòng)著(zhù)空氣,包括了多相傳質(zhì)換熱、對流換熱和冷凝換熱三部分。水膜蒸發(fā)為非飽和蒸發(fā),換熱機理十分復 雜。其整個(gè)傳熱過(guò)程為:管內工質(zhì)將熱量傳給水膜,水膜通過(guò)顯熱和潛熱傳給空氣,空氣又 將熱量排出。這個(gè)傳熱過(guò)程是多層次,逐步傳遞的過(guò)程,其中較小熱通量的傳遞就是傳熱的 真正速率。研究表明,蒸發(fā)式冷凝器的控制熱阻為管外水膜和汽液界面。管外水膜為薄液 膜,它與逆向流動(dòng)的空氣間的傳熱傳質(zhì)機理十分復雜,是整個(gè)傳熱過(guò)程的控制階段,因而水 膜的流動(dòng)形態(tài)、分布及更新速率將對整個(gè)冷凝器的傳熱性能產(chǎn)生重要影響。因此,有必要對蒸發(fā)式冷凝器管外水膜進(jìn)行研究,以此來(lái)改進(jìn)蒸發(fā)式冷卻、冷凝器的性能。

華南理工大學(xué)強化傳熱與過(guò)程節能教育部重點(diǎn)實(shí)驗室朱冬生教授及其課題組,在對蒸發(fā)式冷卻、冷凝器提出了從管型、管表面處理兩方面開(kāi)展研究,該技術(shù)已在廣州拜迪生物制藥研究中心應用。

管型對蒸發(fā)式冷凝器的影響主要表現在換熱面積、水膜流動(dòng)形態(tài)及水膜分布等。蒸發(fā)式冷凝器中增大空氣流和循環(huán)冷卻水的熱質(zhì)交換面積,可以強化傳熱效果,而蒸發(fā)式冷凝器熱質(zhì)交換面為空氣和水膜。水膜與管外壁的接觸面積,由于水珠飛濺和水膜的波動(dòng),致使空氣 與水膜的接觸面積是與盤(pán)管的外表面積不同的,但它們之間的比例數基本不變??梢?jiàn),蒸發(fā) 式冷凝器的管外熱質(zhì)交換面在滿(mǎn)足一定噴淋水量的情況下,主要與盤(pán)管結構和形狀有關(guān)。水膜在水平管束間由上而下流動(dòng)時(shí),在不同的流量下會(huì )出現不同的流動(dòng)形態(tài),如前章所述有滴狀流、柱狀流和片狀流。不同流動(dòng)形態(tài)造成空氣和水膜間的熱質(zhì)交換面積大小又有所不同。片狀流>柱狀流>滴狀流。熱質(zhì)交換面越大其傳熱傳質(zhì)特性也越好。另外,水膜在盤(pán)管表面 的分布及湍動(dòng)程度也十分重要。傳統的盤(pán)管多為單面浸濕,不能充分利用換熱表面,而且其湍動(dòng)程度也不夠。

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