在制冷系統(tǒng)中總會(huì)存在一些空氣以及制冷劑與潤滑油在高溫下分解出來的不凝性氣體,這 些氣體隨制冷劑蒸氣進(jìn)入冷凝器。
制冷劑蒸氣會(huì)在冷卻壁面放熱凝結(jié)成液體,而不凝性氣體只 是被單純冷卻而積聚在制冷劑液膜層附近形成氣體層。
這給制冷劑蒸氣分子向液膜表面的擴(kuò)散 和對(duì)流造成很大的阻力,影響了制冷劑蒸氣進(jìn)一步的凝結(jié)放熱,使得冷凝器傳熱性能明顯地降 低。
實(shí)驗(yàn)證明,蒸氣中含有不凝性氣體時(shí)，即使是極微量也會(huì)對(duì)凝結(jié)換熱產(chǎn)生極有害的影響。
在一般的冷凝溫度下,蒸氣中的不凝性氣體含量為0.2%時(shí)，冷凝器的傳熱系數(shù)約降低20%一 30%;含量為0.5%時(shí),傳熱系數(shù)約降低50%;而含量約為1%時(shí),傳熱系數(shù)僅是純蒸氣時(shí)的1/3。
為了防止在冷凝器中積聚過多的不凝性氣體,防止惡化傳熱過程,在通常的制冷裝置中都設(shè) 有空氣分離器,用來及時(shí)排除不凝結(jié)氣體。
而在小型氟利昂制冷裝置中,為使系統(tǒng)簡化,也可不專設(shè)空氣分離器,若系統(tǒng)需要放空氣時(shí),可通過連接在冷凝器或貯液器上的放空氣管(或閥)將其 直接排出系統(tǒng)。
在蒸發(fā)器中，當(dāng)制冷劑液體中混人潤滑油時(shí);油在低溫下粘度很大,容易附著在傳熱面上形 成油膜而不易排出，從而增大傳熱熱阻。
同時(shí)形成油膜還會(huì)妨礙制冷劑液體潤濕傳熱表面,降低 傳熱效能。嚴(yán)重時(shí)會(huì)使得制冷劑完全不吸收外界熱量,失去制冷作用。
蒸氣中含有油時(shí),對(duì)制冷劑的凝結(jié)放熱系數(shù)也有很大的影響,但這種影響是和制冷劑與油類 有關(guān)。
如氨和潤滑油不易相溶，在冷凝時(shí),蒸氣中混有的潤滑油將會(huì)沉積在拎卻壁面上 形成油膜,使氨側(cè)的放熱系數(shù)降低。
厚度為0.1mm的油膜,其熱阻相當(dāng)于厚度為33mm鋼板 的熱阻。
但和潤滑油互溶或微溶的氟利昂制冷劑燕氣在冷凝時(shí),由于潤滑油全部或部分溶解于 氟利昂之中,因此較少地在傳熱壁面上形成油膜,對(duì)冷凝器傳熱的影響也較小。
無論何種結(jié)構(gòu)的熱交換設(shè)備,都應(yīng)設(shè)法使制冷劑迅速地從換熱壁面離開。如常用的殼管式 冷凝器是采用圓管作熱交換壁面,這種冷凝器中的圓管有橫放和直立兩種形式。
在冷凝時(shí),單根橫管的外表面放熱系數(shù)要高于直立管,因?yàn)閱胃鶛M管的凝結(jié)液膜比直立單管容易分離。
一定長度的直立單管凝結(jié)液膜向下流動(dòng)時(shí),會(huì)使管下部的液膜層厚度增加，平均放熱系數(shù)下降。
但當(dāng)多根橫管組成管簇時(shí)，上部橫管壁面上凝結(jié)的液體會(huì)流到下面的管壁面上而形成較厚的液膜層,這 時(shí)平均放熱系數(shù)也會(huì)減小,但不高于直立管簇的平均放熱系數(shù)。
所以現(xiàn)代臥式殼管式冷凝器在 設(shè)計(jì)上向增大長徑比的方向發(fā)展，以提高冷凝器的傳熱。
在設(shè)計(jì)和制作時(shí)還要注意保持設(shè)備中合理的液面高度,有效的充分利用傳熱表面。
如在蒸發(fā)器中,制冷劑液體節(jié)流時(shí)產(chǎn)生的少量蒸氣可通過氣液分離設(shè)備使氣體與液體分離,只將分離掉氣體的液體送人蒸發(fā)器內(nèi)吸熱,以提高燕發(fā)器的傳熱效果。
同時(shí)在蒸發(fā)器換熱管制冷劑側(cè)的管 壁上加肋,也可增大熱換面積,提高換熱效果。
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