凝结是工业过程中十分普遍的一种传热过程。波纹板对强化凝结传热过程的机理主要是竖直布置的波纹壁面上由于存在表面张力效应而将波峰两侧的凝结液膜拉薄,导热热阻减小,使换热强化;同时由于波谷内的凝结液积聚增快,从而可能使波谷液膜内的流态容易变成湍流或从换热面上脱离或飞溅并加快凝结液排出。这些都会增强液膜内的扰动,提高凝结换热系数。此外由于另一侧冷却水在波纹通道内的流动也能得到强化,因而波纹板可提高冷凝器的总体传热系数。板壳式换热器作为冷凝器使用时一般以板外通道作为凝结侧,卧式布置以减薄液膜厚度,在相邻两块角度相反的斜波纹构成的网流型通道中的三维流动和传热过程是十分复杂的,目前还难以进行理论求解。对于波纹板表面的膜状凝结过程,可先将其简化为竖壁问题,然后再考虑波纹对强化凝结传热的效应。将一个节距内波纹的展开宽度为l0的波纹竖壁与相同宽度的当量平直竖壁的相对凝结效应进行分析,通过建立数学模型编程计算,得出了较小的波纹、波纹斜角接近于竖直方向、波纹角较尖锐及波纹圆角较小的波纹板更有利于强化凝结换热的结论。特别是尺寸较小的波纹更有利于利用表面张力利用减薄液膜,从而强化凝结侧换热系数。但由于波纹尺寸大小将影响板内、外的通流量,为此提出了能兼顾流通面积和强化传热效应的同向双尺度波纹设想(如图3所示),并已进行了实验验证。实验结果表明这种同向双尺度波纹板可比普通波纹板的总体传热系数提高30%左右,其中对凝结侧换热系数可提高50%以上。

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