影響冷干機(jī)沸騰換熱的因素

什么是沸騰換熱？

沸騰換熱是變相流體換熱的一種。

工質(zhì)在飽和溫度下吸收熱量由液態(tài)變成氣態(tài)的過(guò)程稱為汽化。沸騰換熱是伴隨著相變的對(duì)流換熱，在冷干機(jī)制冷系統(tǒng)中，蒸發(fā)器的換熱方式就是沸騰換熱。壓縮空氣冷干機(jī)中，壓縮空氣就是蒸發(fā)器中被制冷劑沸騰換熱所產(chǎn)生的冷量進(jìn)行冷卻的。

當(dāng)壁溫高于液體（通常是液態(tài)下的制冷劑）的飽和溫度時(shí)，就會(huì)發(fā)生液體的沸騰吸熱現(xiàn)象。沸騰的特征是液體內(nèi)部不斷地產(chǎn)生氣泡，這些氣泡在換熱表面上的某些地方（稱為汽化核心）不斷產(chǎn)生、長(zhǎng)大，脫離壁面，并穿過(guò)液體層進(jìn)入上部的氣相空間，使換熱表面和液體內(nèi)部都收到強(qiáng)烈擾動(dòng)。對(duì)于同一流體而言，沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)一般要比無(wú)相變的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)要高得多，例如在常壓下，水的沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)可達(dá)5×104W/m2，而墻紙對(duì)流時(shí)的換熱系數(shù)最高才為104W/（m2*℃）。

沸騰分為大容器沸騰，也稱池內(nèi)沸騰和管內(nèi)沸騰兩種。

冷干機(jī)制冷系統(tǒng)中沸騰換熱是怎樣進(jìn)行的？

制冷系統(tǒng)中的制冷劑（氟利昂）在蒸發(fā)器中沸騰，屬于典型的管內(nèi)沸騰。由于受沸騰空間的限制，使沸騰產(chǎn)生的制冷劑蒸汽和液體混合在一起，構(gòu)成了氣液兩相混合物，因此制冷系統(tǒng)的管內(nèi)沸騰設(shè)計(jì)到管內(nèi)兩相流動(dòng)問(wèn)題。

剛進(jìn)入管內(nèi)的制冷劑液體溫度低于飽和溫度，這是流體與管壁之間的換熱是液體對(duì)流換熱；之后液體在壁面附近被加熱到飽和溫度，此時(shí)管壁上有氣泡產(chǎn)生，屬于過(guò)冷沸騰；隨后制冷劑液體溫度在整個(gè)管道截面上逐漸上升到飽和溫度，便開始進(jìn)入飽和態(tài)沸騰；在繼續(xù)加熱過(guò)程中，知道液體完全汽化而進(jìn)入單相對(duì)流換熱過(guò)程。

冷干機(jī)制冷系統(tǒng)中影響沸騰換熱的因素有哪些？

沸騰對(duì)流換熱系數(shù)除了與液體的物理性質(zhì)參數(shù)之外，還收到沸騰液體的潤(rùn)濕能力、導(dǎo)熱性能以及壁面材料、表面形狀等因素的影響。在制冷設(shè)備的設(shè)計(jì)與維護(hù)管理中，影響沸騰換熱的因素很多。

1.液體的表面壓力

液體表面壓力的大小決定了液體的沸點(diǎn)飽和溫度的高低。在飽和狀態(tài)下，壓力越低，沸點(diǎn)就越低，換熱溫差就越大，越有利用沸騰換熱。因此在制冷系統(tǒng)中，保持蒸發(fā)器一定的沸騰溫差是非常有利的。

2.不凝結(jié)氣體

在制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器管路內(nèi)，不凝結(jié)氣體，如空氣的存在會(huì)使蒸發(fā)器內(nèi)總的壓力升高，從而導(dǎo)致制冷劑沸點(diǎn)的升高，換熱溫差下降，亞種影響蒸發(fā)器的吸熱制冷。因此應(yīng)嚴(yán)禁不凝結(jié)氣體進(jìn)入制冷系統(tǒng)內(nèi)。

3.液位高度

在大容器沸騰中，當(dāng)傳熱表面上液位足夠高時(shí)，沸騰對(duì)流傳熱系數(shù)與液位高低無(wú)關(guān)。但當(dāng)液位降低到一定值時(shí)，沸騰對(duì)流換熱系數(shù)會(huì)明顯隨液位的降低而升高，這一特定的液位稱為臨界液位。因此，采用滿液式蒸發(fā)器的制冷系統(tǒng)，蒸發(fā)器內(nèi)制冷劑頁(yè)面不能過(guò)高，否則，將導(dǎo)致制冷效果降低。

4.沸騰表面的結(jié)構(gòu)

換熱器表面的無(wú)敵小凹坑很容易產(chǎn)生汽化核心，這有利于加強(qiáng)對(duì)流沸騰換熱。為了加強(qiáng)換熱，可在沸騰換熱一側(cè)的管道表面采用散熱肋片等結(jié)構(gòu)。