谈浅制冷设备中换热器的传热及其影响

　　1 冷凝器的传热及影响因素

　　冷凝器是制冷装置中主要的热交换设备之一。冷凝器的作用是将制冷机升压排出的制冷剂过热蒸气冷却冷凝成制冷剂液体，并放热于冷却介质(水或空气)中。冷凝器的选用取决于当地的水温、水质、水量、气候等自然条件、制冷剂的种类和制冷系统的工艺要求。

　　1.1 冷凝器的传热

　　冷凝器是用于制冷剂与热源间换热的主要热交换设备。通过冷凝器向冷却介质(水或空气)放出的热量称为冷凝器负荷，即制冷系统中的有效制冷量、无效制冷量以及外界耗能所转换热量之和。在冷凝器的传热中，由于压缩后的制冷剂过热蒸气向冷凝器传热壁面放出热量后被冷却、冷凝成液体，所以其放热量包括冷却显热与凝结潜热，其中凝结潜热占制冷剂放热量的 80%以上。冷却介质作为冷凝器中的吸热流体，并起到向环境散热的作用，冷却介质主要靠显热传热。

　　1.2 影响冷凝器传热的因素

　　冷凝器负荷是制冷剂热流体通过间壁式热交换器壁面传向冷却介质(水或空气)的换热量，其传热公式为

　　式中：Q——冷凝器传热量(kW);

　　K——冷凝器传热系数[W/(m2·K)];

　　A——冷凝器换热面积(m2);

　　mΔt ——冷凝器对数平均传热温差(℃)。

　　显然，冷凝器的传热量大小与换热面积、传热温差、传热系数的大小成正比。对已选定的冷凝器来说，其换热面积是一定的，因此在正常使用中要提高冷凝器的换热能力，除了提高冷凝器内冷热流体间的传热温差外，更重要的是提高冷凝器的传热系数。传热系数是反映传热过程强弱的重要指标，它受各种传热因素的影响，即取决于冷凝器中冷流体与热流体的热物理性质、流动情况、传热表面特性以及冷凝器结构特点等影响因素。

　　(1)制冷剂及流动、传热特性对冷凝器传热的影响

　　不同的制冷剂表现出各自的特性，影响传热的物性主要是制冷剂的比热容、导热系数、密度、粘度等。制冷剂的导热系数大时，导热热阻降低，传热系数增大;比热容和密度大时，传热能力增加，传热系数增大;粘度大时，流动阻力增大，传热性能降低。

　　制冷剂过热蒸气在冷凝器壁面上的放热是一个冷却冷凝过程。在冷却阶段制冷剂以显热的形式向冷凝器壁面放热;在冷凝阶段制冷剂以膜状凝结和珠状凝结的形式向冷凝器壁面放出凝结潜热。从换热效果看，珠状凝结的换热效果好于膜状凝结，因为在珠状凝结时，壁面上没有形成液膜，热阻较小，在相同条件下，其放热量可以达到膜状凝结的 15～20倍。制冷剂蒸气在冷凝器中的凝结主要属于膜状凝结，其形成的液膜使制冷剂的热阻增大，传热系数降低。因此在工作时尽量避免液膜增厚并能使其迅速与传热面分离。当蒸气与冷凝液膜同向运动时，液膜与传热面的分离较快，这时的传热系数也较高。当液膜与蒸气反向运动时，若蒸气流速较小，则液膜变厚，传热系数降低;若蒸气流速较大，液膜层会被蒸气带着运动而较快脱离传热表面，传热系数增大。