含有不冷凝氣體的冷凝傳熱被廣泛用于石化,核電,海水淡化等行業(yè)。比如,在核反應(yīng)堆中使用的被動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)中,安全殼中的熱量可以通過冷凝空氣中的水蒸氣而除去,以防止核燃料泄漏。當(dāng)海水被淡化時(shí),空氣被用作蒸發(fā)室中的載體,首先被鹽水加濕,并且包含大量空氣的水蒸氣進(jìn)入冷凝室,并且水蒸氣被冷凝以獲得淡水。在純化對(duì)苯二甲酸(PTA)的生產(chǎn)中,由氧化反應(yīng)產(chǎn)生的醋酸蒸汽和氧化劑空氣也需要通過鈦冷凝器以回收醋酸溶劑。
眾所周知,在靜態(tài)混合蒸汽中,空氣中只有0.5%的體積分?jǐn)?shù)會(huì)降低50%的傳熱系數(shù)。與垂直方向的研究相比,水平管中混合蒸汽的傳熱機(jī)理仍不清楚。由于水平管中冷凝的復(fù)雜性,不對(duì)稱的液膜分布導(dǎo)致冷凝器管沿周向的傳熱性能出現(xiàn)嚴(yán)重差異。
為了分析影響水平管內(nèi)混合蒸汽凝結(jié)特性的因素,建立了基于擴(kuò)散層理論的通用傳熱模型。首先介紹了傳熱模型的原理,然后介紹了模型的求解過程。最后,分析了不冷凝氣體含量,混合氣體流量和系統(tǒng)壓力對(duì)冷凝特性的影響。結(jié)果表明,增加不可凝氣體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)降低管內(nèi)的凝結(jié)傳熱系數(shù)。增加混合氣體流量會(huì)增加傳熱系數(shù),從而減弱不冷凝氣體對(duì)冷凝的阻礙作用,尤其是當(dāng)入口不冷凝氣體含量較高時(shí);增加系統(tǒng)壓力雖然降低了管內(nèi)傳熱系數(shù),卻增加了總傳熱量。