高效节能换热器文献综述(2)
3.3 氨冷凝器的强化传热技术研究
强化传热技术的应用不但能节约能源、保护环境，而且能大大节约投资成本。因此它一直以来受到研究人员的重视，并且各种研究成果也不断涌现。
3.3.1 氨冷凝器传热机理
蒸汽在低于其饱和温度的传热表面上变成液态，同时释放出凝结潜热，并把热量传递给传热表面的热交换过程为凝结传热过程[22]。
氨冷凝器中的凝结分为膜状凝结和珠状凝结，它们的区别是冷凝液能否润湿传热表面。如氨冷凝液能够润湿传热表面，且在传热面上形成一层连续的平滑液膜将蒸汽和传热表面隔开，在重力作用下液膜不断向低处流动，液膜厚度越来越不均匀；当低处的液体重力克服表面张力离开传热表面时，才最终完成它的热传递过程。当传热表面被液膜覆盖时， 凝结传热只能在液膜和蒸汽的气液界面上进行，这种凝结过程为膜状凝结。通过液膜的传热要比直接通过传热表面的传热强度小得多，液膜形成后的凝结换热强度会大大下降，膜状凝结传热的主要热阻是液膜厚度。如果冷凝液不能润湿传热表面，冷凝液只能在传热表面上形成液珠，液珠不断凝结长大，由于重力作用不断携带沿途的其他液珠沿传热表面流下，同时新的液珠重新形成的凝结传热过程为珠状凝结。由于珠状凝结时，传热表面没有被液体完全覆盖，大部分的热量交换过程是在传热表面上直接进行的，所以珠状凝结的传热系数高于同样条件下膜状凝结的传热系数。珠状凝结是一种理想状态的凝结传热过程，在实际工程应用中的换热器，多属膜状凝结传热过程。
要强化卧式氨冷凝器的传热，一是减小换热管外冷凝氨液的表面张力，使冷凝氨液变薄或疏导冷凝氨液尽快脱离，减小传热热阻；二是改变管内冷却水的流动状态，提高水侧传热系数，同时减缓水侧污垢沉积。
3.3.2 管外强化传热
管外强化传热主要有两方面：一种是通过改变换热管外表形状或表面性质来强化传热，达到提高传热效率的目的，如通过对换热管表面进行机械加工，在换热管壁上形成凸起物，或将换热管本身沿轴向加工成波纹状、环形凹槽、螺旋状凹槽，如犁刺管、螺旋槽管、波纹管、横槽管、螺旋扁管等。另一种是改变换热管的支撑结构形式，以减少或消除管外流体流动滞留死区，使换热管的传热表面得到充分利用。常见的支撑结构有弓形折流板、整圆形折流板、网状折流板、折流杆支撑、空心环支撑和管子自支撑等。对管外相变传热的管壳式换热器，主要的热量传递是潜热，显热的热量传递很少，设置折流板主要是增加无相流体的流速，扰乱传热边界层，冷凝器的折流板设置不像无相变传热时那么重要，但合理设置管束支撑物对提高蒸汽冷凝前的显热传热还是有益的。
3.3.3 管内强化传热
强化传热应根据流体的流动状态 同而采取不同的强化措施。当流体做层流运动(Re<2000)时，流体沿相互平行的流线分层流动，垂直与流动方向上的热量传递只能依靠流体内部的热传导进行，换热强度较低，对于强化层流换热，应以改变流体流动状态为主要目的，如在管内插入扰流物，使流体变为湍流。当流体做湍流运动(Re>4000)时，流体的传热方式有两种：在换热管壁面附近的流体做层流运动，其热量传递方式主要为热传导；换热管中心区为湍流运动，其传热方式除热传导以外主要依靠流体的混合运动，所以流体湍流运动时的主要热阻在换热管壁面附近的层流区，其强化传热方式应以消除或减薄层流层的厚度为主要目的。卧式氨冷凝器管内冷却水都是做湍流运动，可见要强化其管内冷却水传热，主要从消除或减薄冷却水的层流厚度来考虑，如螺旋槽管、波纹管、横纹管、螺旋扁管对消除或减薄层流具有很好的效果。同时，由于消除了层流区，流体对管壁的冲刷使管内流体的污垢不易沉积，减少了污垢热阻
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