©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.net研究论文水平管内低压蒸汽的冷凝尹铭陈嘉宾马学虎李凇平(大连理工大学化学工程研究所,辽宁大连116012)摘要对水平管内低压蒸汽冷凝现象进行了实验研究.考察了冷却水流量、温度恒定条件下热流密度、蒸汽压力、蒸汽流速对冷凝传热膜系数及总传热系数的影响关系,同时考察了总传热温差、蒸汽进出口温差及压降随热流密度变化的关系.关联出了相应的水平管内冷凝传热膜系数的计算式,计算值与实测值的偏差在±15%以内.关键词低压冷凝水平管中图分类号O642文献标识码A文章编号0438-1157(2003)07-0913-05CONDENSATIONOFLOW2PRESSUREVAPORINHORIZONTALTUBEYINMing,CHENJiabin,MAXuehuandLISongping(InstituteofChemicalEngineering,DalianUniversityofTechnology,Dalian116012,Liaoning,China)AbstractThephenomenonofcondensationoflow2pressurevaporinahorizontaltubewasstudied1Theinteractionsbetweenheatfluxdensity,vaporpressure,vaporvelocityandthecoefficientofheattransferforfilmwisecondensationinthetube,theoverallcoefficientofheattransferwereinvestigated.Therelationshipsbetweenheatfluxdensityandtheoveralltemperaturedifference,thedifferenceintemperatureandpressuredropattheentranceandtheexitofthevaporwereinvestigatedaswell1Analyticalrelationshipswereobtainedforcalculationofthecoefficientofheattransferforfilmwisecondensationinthetube1Thedeviationbetweentheexperimentalvalueandthecalculatedvaluewaslowerthan±15%1Keywordslowpressure,condensation,horizontaltube2001-09-12收到初稿,2001-11-17收到修改稿.联系人及第一作者:尹铭,男,25岁,硕士.引言化学工业,尤其在第2类吸收式热泵系统中较普遍地存在着水平管内低压蒸汽冷凝的现象.传统的冷凝理论认为蒸汽冷凝传热热阻分为界面热阻、凝液液膜热阻两部分.其中,界面热阻的出现是由于汽相与液相分界面上的温度突变而引起的.根据许多实验研究得出:纯净水蒸气在大于10kPa的压力下冷凝时,可近似地认为相分界面处不存在温度突变;而在小于10kPa的压力下冷凝时,界面热阻可与凝液液膜热阻相当,甚至比凝液液膜热阻大得多.然而,前人的研究工作大多集中于中、高压状态下制冷系统中的制冷剂,如NH3、R212、R222等蒸汽的冷凝[1～8],对于低压状态下水蒸气的冷凝还缺乏切实有效的实验数据.鉴于水资源的日益匮乏,拟在热泵系统中采用节水、节能、高效的蒸发式冷凝器替代水冷凝器,为使蒸发式冷凝器的设计更趋合理可靠,有必要对水平管内低压蒸汽的冷凝做进一步的研究.Receiveddate:2001-09-12.Correspondingauthor:YINMing,master.1实验装置和方法实验装置如图1所示,包括蒸发式冷凝器和抽真空系统两个组成部分,而蒸发式冷凝器实际上是将冷凝器和凉水塔组合在一起的换热设备.第54卷第7期化工学报Vol154№72003年7月JournalofChemicalIndustryandEngineering(China)July2003©1994-2010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http://www.cnki.netFig11Flowdiagramofexperiment1—vaccumpump;2—buffer;3—measuringtank;4—entranceofair;5—thermalresidense;6—testtube;7—foamcapturer;8—ventiliter;9—highpositiontank;10—flowmeter;11—waterpump;12—watertank;13—boiler蒸汽由电热锅炉产生,经输送管道进入尺寸为<25mm×215mm×3000mm的镀锌铁管内全部冷凝,凝液经计量罐计量后返回锅炉.水槽内积存的冷却水由水泵送经转子流量计进入高位槽,再流入分布器均匀地淋洒在实验管道上,然后经淋水板返回水槽内进行循环.空气则由位于实验箱体下部的进风口吸入,自下而上经淋水板、实验管道与冷却水直接接触传热传质,被不断加热增湿后,经位于实验箱体顶部的引风机排入大气.因为实验在低压条件下进行,所以实验前必须用真空泵将系统内的不凝性气体抽出.实验中取蒸汽压力为变量,保持冷却水流量、温度、通风量恒定,当系统达到稳定状态时,测取如图2所示实验管各点壁温、蒸汽温度、蒸汽进出口温度...
