在制冷系統(tǒng)中總會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。
實驗證明,蒸氣中含有不凝性氣體時，即使是極微量也會對凝結(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，冷凝器的傳熱系數(shù)約降低20%一 30%;含量為0.5%時,傳熱系數(shù)約降低50%;而含量約為1%時,傳熱系數(shù)僅是純蒸氣時的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,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;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。
同時形成油膜還會妨礙制冷劑液體潤濕傳熱表面,降低 傳熱效能。嚴(yán)重時會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,對制冷劑的凝結(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,蒸氣中混有的潤滑油將會沉積在拎卻壁面上 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,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,單根橫管的外表面放熱系數(shù)要高于直立管,因為單根橫管的凝結(jié)液膜比直立單管容易分離。
一定長度的直立單管凝結(jié)液膜向下流動時,會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，上部橫管壁面上凝結(jié)的液體會流到下面的管壁面上而形成較厚的液膜層,這 時平均放熱系數(shù)也會減小,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)計和制作時還要注意保持設(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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