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(Eq. (5)) and a numerical binary condensation model.
The theoretical results from Eq. (5) were calculated for
pure steam condensing on the tube surface with the
vapour at the same saturation temperature as that of the
binary vapour and a uniform outside wall temperature
equal to the experimental average outside wall temper-
ature.摘要：本文报道的是在一个卧式壳管式冷凝器的弱氨-水混合物的冷凝传热率。它显示入口氨浓度的重量范围在0.2-0.9％的冷凝器平均传热提高至14％。此外，在蒸汽浓度介于氨重量的0.2到2％之间的局部地区氨冷凝器的传热转换效率增强至34％。换热效率的增强是由Marangoni效应产生的，该效率会产生干扰，湍流带状的冷凝膜，并相应地减少冷凝液膜的热阻。
1 前沿
以前的二元混合物凝结的研究一直认为二元混合冷凝传热速率比纯蒸汽冷凝低。这种较低的传热速率归因为是由蒸汽和冷凝膜之间的质量扩散产生的，这种质量扩散被认为是传热过程中的额外传热阻力[1]。虽然可以通过提高传热梯度、采用大的蒸汽流速和翅片管等方式来尽可能减小传热速率不佳这一现象[2]，但截至当前，人们已经认定二元混合冷凝过程中的传热效果差是一个既定的事实。
然而值得注意的是，数值模拟研究强化了这一结论的正确性，在模拟过程中假定冷凝膜是光滑的和薄片状的。这样的假定条件有利于二元混合冷凝问题的建模，忽视潜在的二元混合物不可能显示为纯蒸汽的冷凝。特别地是二元混合物的冷凝受Marangoni效应的影响，此效应可描述为表面张力梯度的影响，它可以发生在浓度和温度有局部扰动的液体混合物处。
Marangoni效应已在几种传热和传质的过程中被观察到，例如蒸馏和冷凝[3-6] 。用于确定冷凝膜表面张力驱动效果稳定性的冷凝器通常标准是Ford和Missen[7]提出的，他们指出不稳定的条件可以由公式（1）表达出来 。标准显示：如果表面张力相对于膜厚的变化是正的，膜往往会变得不稳定。当考虑是一个小面积薄膜干扰时，这个结论是不言自明。如果一个薄膜区域具有的最大深度，还具有最大的表面张力，则冷凝水将来自相邻的薄膜区域具有较小的表面张力并且它的原始薄膜的干扰将得到加强。它也表示不等式（1）可以被表达为来混合物的特性和自然过程这两项的结果。这种关系式的两种形式在公式（2a）和（2b）中给出了。
（不稳定冷凝膜）
在冷凝过程中∂T/∂δ是正的，而∂x/∂δ 为负。因此薄膜的稳定性依赖于该混合物的性质。如果较易挥发性的组分具有较小的表面张力以及该混合物的表面张力不表现出某些中间浓度的最小值或最大值，则冷凝水的薄膜往往会变得不稳定。最大或最小浓度的存在将符合对一个复杂的系统的描述，因为它们意着在同一系统中的正和负两种情况的可能性。液体薄膜的扰动和通过Marangoni效应引起的薄膜产生的流量用图1表示。
图1 Marangoni效应引起的膜的不稳定性所得的对流单元内的冷凝水的膜和增加的界面的传热面积的示意图
最近的研究已经发现，Marangoni效应会发生在不光滑的冷凝膜处从“假的小液滴”[6,8]变化到“成环状液滴”[9]形态。此不光滑的行为已显着减少冷凝液膜传热阻力；然而这种效果在增加蒸气扩散层阻力方面更为重要。正是在这一背景下，Mirrison和Deans[10]发表的研究显示：在非常低浓度的氨，在短的蒸汽凝结换热器，水平管的传热率实际上是提高了13％。这种增强是由于Marangoni效应在氨冷凝器中当它的浓度扩散层阻力仍然很低的地方产生的冷凝膜的扰动。本文扩展了Mirrison和Deans的工作[10]，研究了弱氨和水的混合物在一个简单的卧式壳管式冷凝器中的冷凝效果。