凝結是工業(yè)過程中十分普遍的一種傳熱過程。波紋板對強化凝結傳熱過程的機理主要是豎直布置的波紋壁面上由于存在表面張力效應而將波峰兩側的凝結液膜拉薄,導熱熱阻減小,使換熱強化;同時由于波谷內(nèi)的凝結液積聚增快,從而可能使波谷液膜內(nèi)的流態(tài)容易變成湍流或從換熱面上脫離或飛濺并加快凝結液排出。這些都會增強液膜內(nèi)的擾動,提高凝結換熱系數(shù)。此外由于另一側冷卻水在波紋通道內(nèi)的流動也能得到強化,因而波紋板可提高冷凝器的總體傳熱系數(shù)。板殼式換熱器作為冷凝器使用時一般以板外通道作為凝結側,臥式布置以減薄液膜厚度,在相鄰兩塊角度相反的斜波紋構成的網(wǎng)流型通道中的三維流動和傳熱過程是十分復雜的,目前還難以進行理論求解。對于波紋板表面的膜狀凝結過程,可先將其簡化為豎壁問題,然后再考慮波紋對強化凝結傳熱的效應。將一個節(jié)距內(nèi)波紋的展開寬度為l0的波紋豎壁與相同寬度的當量平直豎壁的相對凝結效應進行分析,通過建立數(shù)學模型編程計算,得出了較小的波紋、波紋斜角接近于豎直方向、波紋角較尖銳及波紋圓角較小的波紋板更有利于強化凝結換熱的結論。特別是尺寸較小的波紋更有利于利用表面張力利用減薄液膜,從而強化凝結側換熱系數(shù)。但由于波紋尺寸大小將影響板內(nèi)、外的通流量,為此提出了能兼顧流通面積和強化傳熱效應的同向雙尺度波紋設想(如圖3所示),并已進行了實驗驗證。實驗結果表明這種同向雙尺度波紋板可比普通波紋板的總體傳熱系數(shù)提高30%左右,其中對凝結側換熱系數(shù)可提高50%以上。

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