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?

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。