文献综述(或调研报告):
珠状凝结不同于膜状凝结,珠状凝结是凝结液不能很好地润湿换热表面,在表面上形成一个个液珠,而膜状凝结则是凝结液能够很好地润湿换热表面,在表面上铺展成膜。研究表明,珠状凝结的换热系数通常比膜状凝结大一个数量级以上,但珠状凝结的关键问题是在常规的金属表面难以产生和长久维持。因此,许多学者一直致力于研究如何在工程技术常用的材料表面上长期地维持珠状凝结,以改善对流/凝结换热强度。
张东昌等[1]采用离子镀技术加离子束混合的工艺,在紫铜圆管外表层制备了Cr、Fe、Al、N等的铜基合金材料,并进行垂直管外水蒸汽的冷凝试验。研究发现,在Cu-Cr和Cu-Fe合金表面获得了稳定的滴状凝结,具有低表面能的Cr2O3和Fe2O3是形成滴状凝结的主要原因。
宋永吉等[2]采用离子注入技术在紫铜表面注入N、Ar、He、O四种元素制备铜基合金,以获得水蒸气的滴状冷凝。实验结果表明:水在这四种表面上接触角由大到小次序为:Cu-Ngt;Cu-Argt;Cu- Hegt;Cu-Ti O随着接触角的增大,传热能力依次增强。
程延海等[3]采用化学镀的方法,调整Ni-P化学镀工艺参数,获得磷含量不同的镀层,并进行凝结化热实验。研究发现,高磷非晶体镀层表面具有明显促进珠状凝结的效果,且随着非晶含量的增加,换热效率得到增强。
邹勇等[4]研究了Ni-P化学镀层管不同微观结构对凝结传热的影响,结果表明,镀层对换热性能的改善与镀层中纳米相的含量相关,随着纳米相含量的降低,镀层的表面能也相应降低,换热效率得到增强。增加镀层的非晶度可以获得更好的珠状凝结效果。
贾力等[5] 研究了混合气体在垂直圆管内的对流凝结传热。发现含有 8 % ~ 28 % 水蒸汽的混合气体对流凝结换热是一个复杂的传热传质过程,壁面温度对凝结换热的影响十分明显,凝结液膜厚度随壁面温度升高而明显减薄。界面处温度随无量纲长度的变化在管内有所不同。随液膜厚度的增加,界面温度变化更为明显。
贾力等[6]通过实验发现湿热气体中蒸汽凝结是个复杂的质量和热交换过
程。当蒸汽质量分数在8%~28%时,湿热气体的传热和潮湿空气的单相对流换热及含少量不可凝结气体的蒸汽的凝结换热不同。随着蒸汽质量分数的增加,凝结换热决定了传输过程,相应地单相对流换热可以被忽略。处于更高温度下的混合气体,进口冷却水温的多样性相对于低温情况下对Nu数的影响要大。
吴玉庭等[7]对铜、不锈钢、钢和锌 4种表面的水蒸气珠状凝结换热进行了数值模拟。获得了各表面在不同压力下的珠状凝结换热系数,进而对限制热阻对珠状凝结换热是否具有重要影响进行了理论分析。发现珠状凝结蒸汽侧换热系数与表面材料的热导率有很大关系 .铜表面的换热系数最高,随着表面材料热导率的降低 , 蒸汽侧珠状凝结换热系数也有显著降低,冷凝壁蒸汽侧珠状凝结换热系数与冷凝壁材料的热导率有很大关系,冷凝壁蒸汽侧的珠状凝结换热系数随材料热导率的降低而降低。
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