第五章冷凝回收技术精要.ppt

第三节 表面冷凝器的冷凝过程 一、蒸汽冷凝现象的分析 膜状冷凝：饱和蒸气与温度较低的壁面接触时，壁面被冷凝蒸气形成的冷凝液润湿，并有一薄层凝液遍覆其上。 滴状冷凝：若冷凝液不能很好地润湿壁面，因表面张力作用，蒸汽在壁面上冷凝成许多小液滴（从壁面流下，重又露出冷凝面）。 二、膜状冷凝对流传热系数α的影响因素 　　(1)冷凝液的湍动状态 湍流程度愈强，对给热愈有利。 　　(2)蒸汽流动速度和流动方向 若蒸汽流动顺着冷凝液膜的流动方向，则蒸气流速较大时，蒸汽与液膜之间的摩擦作用将使膜层流速增大，厚度减少，给热系数随之增大；反之，给热系数的数值便减小。 但，当摩擦力超过其重力时，形成液膜小波浪，随着蒸汽速度增加，液层受到向上的冲刷而破裂，脱离管壁面，此时，给热系数反而增大。 　　实践证明，当压力低于10525Pa(绝对压)时，只有蒸气速度大于10m／s时，才对冷凝给热有显著的影响，但在蒸气压力高时，蒸汽流速小也会影响给热系数。 　　(3)蒸汽中含不凝气的影响 当蒸汽中混杂空气或其他不凝气体时，则冷凝时的给热就会显著地被削弱。 随着冷凝的进行，靠近管壁的空气愈积愈多，形成一层空气膜，而使得蒸汽流向壁面遇到很大阻碍，空气的热导率又很小，因此，其热阻便大大增加。 　(4)冷凝表面情况的影响 实践证明，蒸气冷凝给热在下列情况下受到冷凝表面条件的影响往往不可忽视。如表面粗糙不平或有氧化层时，一方面由于表面附加给冷凝液膜流动的阻力，使膜的厚度增加，给热系数相应地要减少；另一方面，表面上的氧化层上热阻也同样会对给热发生影响。 P68 表5-2给出了不同冷凝面对流传热系数的校正值。 三、表面冷凝器的热计算 　　冷凝器的热计算是为了确定换热面积，或者已知面积计算所能传递的热量，作为校核计算。 　　蒸气在膜状冷凝时，放出的潜热必须穿过液体膜层才能传到冷却壁上。如果液膜的流动状态属于层流，那么通过液膜的热量的传递就只能依靠导热。由于液膜的厚度从上至下愈积愈厚，所以局部给热系数。从起始凝结的地点开始，愈往下愈小，在热计算中，求取整个壁面的平均给热系数 (1)列管式冷凝的热计算 在单根水平管上冷凝：　　 第五章 冷凝回收技术 第一节 冷凝净化的概念 冷凝：蒸气在饱和温度下由气态变成液态的过程。 所谓冷凝就是当热流体放出热量时，温度没有变化，而使流体由气相变成液相。 冷凝净化：将空气中的蒸气冷却凝成液体，并将液体收集起来，加以利用。 具体方法：（移去热量）冷却；增加压力使蒸气在压缩时凝出来。 概念明晰-蒸气、蒸汽 蒸气：是泛指液体或固体（如水、碘、汞、苯）因蒸发、沸腾或升华而变成的气体。 使用时前面要加上与之相关的事物，如水蒸气、苯蒸气、汞蒸气、碘蒸气。 蒸汽：是特指，水加热到沸点所变成的水汽，气态的水。 “蒸汽”特指水的蒸气，义同“水蒸气”，所以不能写成“水蒸汽”。 “蒸汽”运用比较自由，它既可以作为语素同别的语素结合成词，如“蒸汽机”“蒸汽机车”，也可以单独成词，如蒸汽洗车。 一、饱和蒸气压与温度的关系 （1）蒸气压 概念：在液体（或者固体）的表面存在着该物质的蒸气，这些蒸气对液体(或者固体）表面产生的压强就是该液体(或者固体）的蒸气压 。 其影响因素：蒸气物质本身的性质、温度及蒸气的浓度有关。 （2）饱和蒸汽压 概念：在一定的温度下，与同种物质的液态(或固态)处于平衡状态的蒸气所产生的压强 . 是纯物质在指定温度下逃逸到气相中的最大能力。 饱和蒸气压随温度的升高而增大 如图 P饱指定温度T下的饱和蒸汽压,1X133Pa; T: 有机溶剂的温度 A，B 与物质性质有关的常数 从而计算出在制定温度下某物质的饱和蒸气压 不同温度下的饱和蒸气压可以按照下式计算： 二、 冷凝回收的极限 1 蒸气压与蒸气浓度的关系 露点温度：以空气中某种有机蒸气的分压（蒸气压）数值为饱和蒸气压下的温度，即该空气混合气体的露点温度。 空气和蒸气混合气体，只有冷却到露点温度以下，才能将蒸气部分冷凝下来。 空气中能冷却下来的，只是高于冷却温度下饱和蒸气压的那部分蒸气量，即对应于冷却温度下的饱和蒸汽压的有害溶剂仍留在空气气相中。 ——冷凝极限为冷却温度下的有机溶剂蒸气的饱和蒸气压。 2 冷凝回收的的适用范围和特点 适用范围：只适于蒸气状态的有害物质。多用于回收空气中的有机溶剂蒸气。还适用于处理含有大量水蒸汽的高温废气。 冷凝回收的特点： 净化要求越高，需冷却的温度越低，费用也越高； 优点：所需设备和操作条件比较简单，回收得到的物质比较纯净； 缺点：净化程度受温度影响比较大。因此，冷凝回收仅适用于蒸气浓度比较高的情况 第二节 冷凝净化方法的分类 可分为直接冷凝和间接冷凝。 直接冷凝：冷却剂与被冷凝物质在换热器内直接接触进行冷凝的