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管内沸腾的冷凝蒸发器的液氛面为什么要保持50%左右的列管高度?

   2010-10-20 360
导读

答:冷凝蒸发器的液氧面都要求保持在一定的高度(由设计制造单位提供数据),以强化换热和保证运行安全。冷凝蒸发器的换热过程是气

答:冷凝蒸发器的液氧面都要求保持在一定的高度(由设计制造单位提供数据),以强化换热和保证运行安全。
冷凝蒸发器的换热过程是气氮冷凝放出冷凝潜热,把热量传给液氧使之汽化成气氧的过程。换热的强烈程度与气氮冷凝、液氧蒸发的过程有关。以长管式冷凝蒸发器为例,液氧在管内蒸发、沸腾的状态自下至上大致可分为3个区段:即预热段、沸腾段和蒸气段,如图46所示。
3个区段的换热情况不同,其中以沸腾段换热最为强烈。为了得到比较大的沸腾传热系数(表示流体对流换热能力强弱的表面传热系数,其单位是W/(m2•℃)),必须选择适当的条件,以缩短预热段和蒸气段的长度,扩大蒸发段的长度。影响蒸发、沸腾强度的因素有:单位热负荷(单位时间、单位面积的传热量)、管子的几何尺寸和液面相对高度(管内静液面高度与管长之比)。实验表明,在一定的管子的几何尺寸和热负荷的情况下,液面相对高度h=0.3~0.4时,沸腾传热系数较大。这时,管内沸腾段与预热段分配比较合理。液氧面过低或过高都将引起传热性能变差。液氧面过低(h<0.2),在管子上部有较长的干蒸气区,使这段管子的传热面积
没有得到充分利用;液面过高(h>0.7),则沸腾区中的液氧有可能被带出而不能形成传热效果最好的液膜段,沸腾强度就要减弱。
此外,液氧面过高时,由于液面高度的静压作用,将导致液氧平均温度升高,传热温差减小,单位热负荷降低。若保持传热温差不变,则需提高下塔压力,这也是不利的。液氧面过低不安全,造成过量的乙炔在表面积聚,有爆炸的危险。
设计这种冷凝蒸发器时,一般将相对液面的值取得稍高些,取h=0.5以上,在这样的高度运行时工况较稳定,容易操作。
现在考虑安全第一,国内外都推荐把板式冷凝蒸发器浸泡在液氧里,稍牺牲传热效果以保设备安全。
对于冷凝侧要也注意液氮液面不能过高,它也会影响传热效果(相当于传热面积不足),致使气氮冷凝量和液氧蒸发量均减少,空气吃不进,液氧面上涨,上塔压力降低。
 
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