影响冷干机沸腾换热的因素

什么是沸腾换热？

沸腾换热是变相流体换热的一种。

工质在饱和温度下吸收热量由液态变成气态的过程称为汽化。沸腾换热是伴随着相变的对流换热，在冷干机制冷系统中，蒸发器的换热方式就是沸腾换热。压缩空气冷干机中，压缩空气就是蒸发器中被制冷剂沸腾换热所产生的冷量进行冷却的。

当壁温高于液体（通常是液态下的制冷剂）的饱和温度时，就会发生液体的沸腾吸热现象。沸腾的特征是液体内部不断地产生气泡，这些气泡在换热表面上的某些地方（称为汽化核心）不断产生、长大，脱离壁面，并穿过液体层进入上部的气相空间，使换热表面和液体内部都收到强烈扰动。对于同一流体而言，沸腾表面传热系数一般要比无相变的表面传热系数要高得多，例如在常压下，水的沸腾对流传热系数可达5×104W/m2，而墙纸对流时的换热系数最高才为104W/（m2*℃）。

沸腾分为大容器沸腾，也称池内沸腾和管内沸腾两种。

冷干机制冷系统中沸腾换热是怎样进行的？

制冷系统中的制冷剂（氟利昂）在蒸发器中沸腾，属于典型的管内沸腾。由于受沸腾空间的限制，使沸腾产生的制冷剂蒸汽和液体混合在一起，构成了气液两相混合物，因此制冷系统的管内沸腾设计到管内两相流动问题。

刚进入管内的制冷剂液体温度低于饱和温度，这是流体与管壁之间的换热是液体对流换热；之后液体在壁面附近被加热到饱和温度，此时管壁上有气泡产生，属于过冷沸腾；随后制冷剂液体温度在整个管道截面上逐渐上升到饱和温度，便开始进入饱和态沸腾；在继续加热过程中，知道液体完全汽化而进入单相对流换热过程。

冷干机制冷系统中影响沸腾换热的因素有哪些？

沸腾对流换热系数除了与液体的物理性质参数之外，还收到沸腾液体的润湿能力、导热性能以及壁面材料、表面形状等因素的影响。在制冷设备的设计与维护管理中，影响沸腾换热的因素很多。

1.液体的表面压力

液体表面压力的大小决定了液体的沸点饱和温度的高低。在饱和状态下，压力越低，沸点就越低，换热温差就越大，越有利用沸腾换热。因此在制冷系统中，保持蒸发器一定的沸腾温差是非常有利的。

2.不凝结气体

在制冷系统的蒸发器管路内，不凝结气体，如空气的存在会使蒸发器内总的压力升高，从而导致制冷剂沸点的升高，换热温差下降，亚种影响蒸发器的吸热制冷。因此应严禁不凝结气体进入制冷系统内。

3.液位高度

在大容器沸腾中，当传热表面上液位足够高时，沸腾对流传热系数与液位高低无关。但当液位降低到一定值时，沸腾对流换热系数会明显随液位的降低而升高，这一特定的液位称为临界液位。因此，采用满液式蒸发器的制冷系统，蒸发器内制冷剂页面不能过高，否则，将导致制冷效果降低。

4.沸腾表面的结构

换热器表面的无敌小凹坑很容易产生汽化核心，这有利于加强对流沸腾换热。为了加强换热，可在沸腾换热一侧的管道表面采用散热肋片等结构。