熱交換設(shè)備是制冷系統(tǒng)中主要的設(shè)備,它們傳熱效率的高低直接影響著系統(tǒng)的運行。因此， 對其進行一些簡單的熱力分析是必要的。
熱交換設(shè)備的傳熱量大小與換熱面積、傳熱溫差、傳熱系數(shù)的大小成正比。
對已選定的設(shè)備 來說,其換熱面積是一定的,因此在正常使用中要提高設(shè)備單位面積傳熱量,除了提高設(shè)備內(nèi)冷 熱流體間的傳熱溫差外,更重要的是提高設(shè)備的傳熱系數(shù)。
這是因為提高設(shè)備內(nèi)冷熱流體間的傳熱溫差不僅要受到客觀條件的限制，而且還會增大傳熱的不可逆損失。
傳熱系數(shù)是反映傳熱過程強弱的重要指標,它受各種傳熱因素的影響,即取決于設(shè)備中冷熱 流體的熱物理性質(zhì)、流動情況、傳熱表面特性以及設(shè)備結(jié)構(gòu)特點等因素。
分析這些影響因素有利 于在熱交換設(shè)備的設(shè)計、安裝、管理、操作維修中采取相應(yīng)的措施來提高其傳熱性能。
不同的制冷劑表現(xiàn)出各自的特性,影響傳熱的因素主要是制冷劑的比熱、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、粘度等。
導(dǎo)熱系數(shù)較大的制冷劑,能減小制冷劑內(nèi)部以及與換熱壁面間的導(dǎo)熱熱阻,增大傳熱系 數(shù)。當(dāng)比熱和密度大時,單位容積制冷劑就能攜帶更多的熱量,故其對流換熱方式轉(zhuǎn)移熱量的能 力就大,傳熱系數(shù)也大。
當(dāng)粘度大時,會使制冷劑的流動阻力增大,使其傳熱性能降低。同時,制 冷劑的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱、密度與粘度等因素還受到溫度的影響。
對冷凝器而言,制冷機壓縮后的制冷劑過熱蒸氣在冷凝器壁面上的放熱是一個冷卻冷凝過 程。
在冷卻階段制冷劑以顯熱的形式向冷凝器壁面放熱;在冷凝階段制冷劑以膜狀凝結(jié)和珠狀 凝結(jié)兩種不同的換熱形式向冷凝器壁面放出凝結(jié)潛熱。
制冷劑蒸氣在冷凝器中的凝結(jié)主要屬于 膜狀凝結(jié)。
從換熱效果看,在珠狀凝結(jié)的情況下,由于壁面上沒有形成液膜,因此熱阻較小,在相 同的溫差(飽和溫度與冷壁面溫度之差)下,其放熱量可以達到膜狀凝結(jié)的15- -20倍。在膜狀凝 結(jié)時形成的液膜,將使制冷劑的熱阻增大,傳熱系數(shù)降低。
因此理想情況是避免液膜增厚并能使 其迅速與傳熱面分離。當(dāng)蒸氣與冷凝液膜同向運動時,液膜與傳熱面的分離較快,因此這時的放 熱系數(shù)也較高。
當(dāng)液膜與蒸氣反向運動時,則傳熱系數(shù)可能降低,也可能增大。
這將取決于蒸氣 的流速,當(dāng)蒸氣流速較小時,則液膜變厚,傳熱系數(shù)降低;當(dāng)蒸氣流速較大時,液膜層會被燕氣帶 著運動以致較快地與傳熱表面脫離，使傳熱系數(shù)增大。
而對于蒸發(fā)器內(nèi)的制冷劑液體吸收熱量后氣化沸騰，一開始蒸氣僅在加熱表面上一些突起 的小點上生成,這些個別小點形成氣化的核心。
氣化核心生成的數(shù)量多少與加熱表面上液體過 熱程度有關(guān)。液體的過熱程度取決于制冷劑飽和溫度t,與換熱壁面溫度tw 間溫差Ot,Ot,值 越大則單位面積熱負荷亦越大。
隨著Ot 的增大,生成氣化核心數(shù)目就越多,氣泡從生成到離開 傳熱表面的時間也越短,從而促使蒸發(fā)器的放熱系數(shù)和單位面積傳熱量的增大。
當(dāng)Ot 值增大 到一定程度時,則蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)和單位面積傳熱量就不再隨之增大反而會發(fā)生急劇下降。
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