凝结换热

       我们知道，凝结换热属于换热速率十分之高的传热方式，故而在实际工业领域之中我们常需借助于凝结换热（尤其是水的凝结换热，水的换热效率较其他较好）来提高换热设备效率。

       那么我们不禁要问，凝结换热究竟是怎么回事呢？

       我们先给凝结下个定义。

       当蒸气（工质的汽态，包括水蒸汽）的温度降低到与环境（可以是设备内、大气环境等等）压力相对应的饱和温度下时，便发生凝结并释放出潜热。同时，从汽态转变成液态。

       凝结有许多种形态。最常见的情况是蒸气遇到低于饱和温度的冷表面时发生表面凝结（工业中常见的膜状凝结与实验室内的珠状凝结），此外，还有不存在冷表面的均相凝结（比如蒸气扩压流动形成雾状微液滴悬浮于气态介质中）、直接接触凝结（蒸气进入冷液体之中或冷液体喷入蒸气之中）等等，不一而足。

       如前面所描述的，膜状凝结是一种主要的工业领域换热方式，那么接下来，我们将主要叙述膜状凝结。

       膜状凝结成立于如下的叙述之中，即是凝结液（此处不单叙述水）能够很好润湿固体表面，形成一层连续的液膜覆盖住壁面，并在重力的作用之下沿竖壁下流。

       实际上，当形成液膜之后，蒸气并不在冷壁面上，而是在液膜表面上凝结，释放的潜热必须通过该液膜才能传递到冷表面上。而且，这液膜恰是膜状凝结换热的主要热阻所在。这一点，十分重要，之后我们叙述如何提高换热速率与此关联很大。

       在膜状凝结研究之中，研究者们对竖壁膜状凝结、水平管束外的膜状凝结两方面研究较为细致、深入，至于其他方面，问题复杂，相关的研究薄弱不少。

       理论上对于膜状凝结换热效率的研究形成了大量（据假设情况不同而关键因素不同）经验公式，主要与导热率、密度、温度差、特征尺寸、潜热等因素有关，此处我们暂且不论。

       我们主要讨论的是一些工业生产中可控因素对于膜状凝结换热的影响。

      1.蒸气中含有不可凝气体

       如果冷凝蒸气中含有不可凝结的气体，像空气或其他的气体成分，将对凝结换热的表面传热系数产生极大负面影响。在一般冷凝温差下，不可凝气体的体积含量即使只有千分之二，表面传热系数也会下降20％--30%，若含量达到0.5%，表面传热系数将减半。

       在负压运行的工业冷凝器（或可针对于被加热物质而描述为加热器）之中，含有不可凝气体的威胁更大，将造成传热温差的降低、热阻的增大。

       2.蒸气的流速

       理论上对于凝结换热的研究基本不考虑流速问题，而实际生产之中，蒸气总是有可观的流速不能忽略不计，故而，流速亦是一重要因素。

关于流速，恰当的流速往往可以使得膜状凝结换热的液膜变薄，减少热阻，提高换热效率。

       3.凝结表面

       凝结表面的状况，包括形状、表面粗糙度和氧化、腐蚀、污染等要点。以上所述的要点均可对换热系数造成较大的影响。

       注意事项：

       对于上述因素的讨论，我们可以清楚地知道蒸气应当有良好的品质需要：

       清除不可凝结气体，故而设备前、管道排空气装置的应用十分重要；

       清除污染物，由此管道的过滤装置应用十分重要；

       用热设备、换热器内流速应当合适，所以适当的蒸气流速十分重要。此处，针对于各种不同情况，应以设备厂商推荐值为准。