题目

.不凝结气体含量如何影响了蒸汽凝结时的对流换热系数值?其影响程度如何?凝汽器如何解决这个问题?

题目解答

答案

.[参考答案及评分标准]( 1 )因在工业凝汽器设备的凝结温度下,蒸汽中所含有的空气等气体是不会凝结的,故称这些气体成分为不凝结气体。当蒸汽凝结时,不凝结气体聚积在液膜附近,形成不凝结气体层,远处的蒸汽在抵达液膜表面进行凝结前,必须以扩散方式穿过这个气体层,这就使凝结换热过程增加了一个热阻,即气相热阻,所以 α c 降低。( 3 分)( 2 )在一般冷凝温差下,当不凝结气体含量为 1% 时,换热系数将只达纯净蒸汽的 40% 左右,后果是很严重的。( 3 分,答 50% 左右也可)( 3 )这是凝汽器必须装设抽气器的主要原因之一。( 2 分)

解析

步骤 1：不凝结气体的定义
不凝结气体是指在蒸汽凝结过程中，不会凝结成液体的气体，如空气、氮气等。这些气体在蒸汽凝结时会聚积在液膜附近，形成一层不凝结气体层。
步骤 2：不凝结气体层对换热系数的影响
当蒸汽凝结时，不凝结气体层会增加一个热阻，即气相热阻，这会阻碍蒸汽分子到达液膜表面进行凝结，从而降低对流换热系数值。
步骤 3：不凝结气体含量对换热系数的影响程度
在一般冷凝温差下，当不凝结气体含量为1%时，换热系数将只达纯净蒸汽的40%左右，这表明不凝结气体含量对换热系数的影响程度非常显著。
步骤 4：凝汽器的解决方案
为了减少不凝结气体对换热系数的影响，凝汽器必须装设抽气器，以及时抽出不凝结气体，保持蒸汽的纯净度，从而提高换热效率。