含不凝氣蒸汽的冷凝蒸汽中所含不凝結(jié)性氣體可能有兩個(gè)不同的來(lái)源，一是由于外部漏入，二是由于冷凝物質(zhì)所固有或夾帶。當(dāng)蒸汽中含有不凝氣時(shí)，傳熱過(guò)程實(shí)際上是由蒸汽的冷凝和不凝氣的冷卻共同組成，這一過(guò)程叫做冷凝一冷卻過(guò)程。

以蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)所用的冷凝器為例，由于它在真空度相當(dāng)高的條件下工作，就免不了有空氣從它的接合不嚴(yán)密處漏入。在一般情況下，隨蒸汽進(jìn)入冷凝器中的空氣量是不多的（約占進(jìn)入蒸汽總量的0.005%~0.5%），但隨著蒸汽冷凝過(guò)程的進(jìn)行，空氣的相對(duì)量就增加了。通常進(jìn)人冷凝器的蒸汽約有99.97%可以冷凝成水，這時(shí)空氣含量可以達(dá)到25%一80%，即增加達(dá)1000~5000倍，尤其以最后10%~15%的蒸汽冷凝時(shí)，增長(zhǎng)得特別顯著。

這種不凝氣相對(duì)量增加的過(guò)程，對(duì)于那些含有固有不凝氣的蒸汽在冷凝器內(nèi)冷凝時(shí)也是一樣。在冷凝器中，即使所含不凝氣很少，也會(huì)造成換熱系數(shù)大幅度地下降。實(shí)驗(yàn)表明，蒸汽中即使只有1%體積的空氣，也會(huì)使換熱系數(shù)降低60%。因此，工業(yè)上應(yīng)用的冷凝器，一般都應(yīng)設(shè)置氣體排出機(jī)構(gòu)，例如，在壓力下工作的冷凝器，在適當(dāng)部位裝置排氣閥，在負(fù)壓下工作的汽輪機(jī)冷凝器，則設(shè)置射汽抽氣器。不凝氣的存在之所以對(duì)蒸汽冷凝產(chǎn)生如此重大的影響，可由冷凝過(guò)程的換熱機(jī)理來(lái)解釋。

如圖2.51所示，當(dāng)含有不凝氣的蒸汽與冷卻面接觸時(shí)，緊靠壁面的蒸汽分子開(kāi)始冷凝，形成一層液膜。由于這些分子的凝結(jié)，使壁面附近的蒸汽分壓力降低，由遠(yuǎn)離壁面處的分壓力，降至氣液分界面上的：。由于蒸汽和空氣混合物的總壓不變，故在壁面附近，不凝氣的分子積聚而使不凝氣的分壓力升高，由遠(yuǎn)離壁面處的。升至氣液分界面上的p，因此在液膜外面又形成了一層氣膜而蒸汽必須借擴(kuò)散使蒸汽分子通過(guò)氣膜而達(dá)到液膜冷凝，這層氣膜構(gòu)成了冷凝過(guò)程的主要熱阻，使換熱系數(shù)大為降低。此外，由于這層氣膜的存在，冷凝溫度也將由與p，相對(duì)應(yīng)的飽和溫度，降低到與氣液膜分界面上，相對(duì)應(yīng)的其結(jié)果是使冷凝溫差減小，降低了冷凝強(qiáng)度，并且也使氣膜與液膜間的表面上產(chǎn)生了對(duì)流換熱。