第七章凝结与沸腾换热52.ppt

第七章 凝结与沸腾换热; 第五章我们分析了无相变的对流换热，包括强制对流换热和自然对流换热;§7-1 凝结换热;凝结换热中的重要参数 蒸汽的饱和温度与壁面温度之差（ts - tw） 汽化潜热 r 特征尺度 其他标准的热物理性质，如动力粘度、导热系 数、密度等;1 凝结过程; 润湿情况见图（7-1），润湿角θ小时润湿能力强。 ;7-2 纯净饱和蒸汽层流膜状凝结换热的分析;g;考虑（3）液膜的惯性力忽略 ? ;边界条件：;(2) 局部对流换热系数;时，惯性力项和液膜过冷度的影响均可忽略。;横管与竖管的对流换热系数之比：;如图 由热平衡 所以 对水平管，用 代替上式中的 即可。;4 湍流膜状凝结换热;利用上面思想，整理的实验关联式：;§7-3 影响膜状凝结的因素; 4. 液膜过冷度及温度分布的非线性 如果考虑过冷度及温度分布的实际情况，要用下式代替 计算公式中的 ， 5. 管子排数 对于沿液膜流方向由n 排横管组成的管束的换热，理论上只要将横管计算式（式7-4）中的特征长度d换成nd即可计算。但计算比较保守，没有考虑上排凝结液落下时产生飞溅以及对液膜的冲击扰动。飞溅和扰动的程度取决于管束的几何布置、流体物性等，情况比较复杂。 ; 6. 管内冷凝 此时换热与蒸气的流速关系很大。 蒸气流速低时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于 管子上半部。 流速较高时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子 四周，中心为蒸气核。; 7. 凝结表面的几何形状 强化凝结换热的原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜的厚度。 可用各种带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜拉薄，或者使已凝结的液体尽快从换热表面上排泄掉。;§7-4 沸腾换热现象;a 大容器沸腾(池内沸腾)：加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾； b 强制对流沸腾：强制对流＋沸腾;c 过冷沸腾：指液体主体温度尚未达到饱和温度，即处于过冷状态，而壁面上开始产生气泡，称之为过冷沸腾 d 饱和沸腾：液体主体温度达到饱和温度，而壁面温度高于饱和温度???发生的沸腾，称之为饱和沸腾;4 大容器饱和沸腾曲线：表征了大容器饱和沸腾的全部过程，共包括4个换热规律不同的阶段：自然对流、核态沸腾、过渡沸腾和稳定膜态沸腾，如图所示：;在饱和沸腾时，随着壁面过热度△t=tw-ts的增高会出现四个换热规律全然不同的区域。（见图6-11） ;④从qmin起换热规律再次发生转折。这时加热面上已形成稳定的蒸气膜层，产生的蒸气有规则地排离膜层，q随着△t增加而增大，此段称为膜态沸腾。与膜状凝结规律类同，由于汽膜的热阻比液膜的热阻大，所以换热系数比凝结时小的多。 ;5 汽化核心的分析 ;式中：σ—汽液界面上的表面张力 pv—汽泡内的压力 pL—汽泡外液体的压力，忽略液注静压的影响，可以pL认 为近似等于沸腾系统的环境压力，既pL ≈ps 。 ; 但平衡态的汽泡很不稳定，汽泡半径稍小于式（7-15）所示半径，表面张力大于压差，则汽泡内蒸气凝结，汽泡瓦解。只有当半径大于式（7-15）所示半径时，界面上液体不断蒸发，汽泡才能成长。 ;6 管内沸腾简介 ;§7-5 沸腾换热计算式;为此，书中分别推荐了两个计算式 （1）对于水的大容器饱和核态沸腾，教材推荐适用米海 耶夫公式，压力范围：105～4?106 Pa;（2）罗森诺公式——广泛适用的强制对流换热公式;上式可以改写为：;3 大容器膜态沸腾的关联式;勃洛姆来建议采用如下超越方程来计算：;§7-6 影响沸腾换热的因素;3 液位高度 当传热表面上的液位足够高时，沸腾换热表面传热系数与液位高度无关。但当液位降低到一定值时，表面传热系数会明显地随液 位的降低而升高(临界液位)。; 从0.1 ~ 100?9.8 m/s2 的范围内，g对核态沸腾换热规律没有影响，但对自然对流换热有影响，由于 因此，g ? ? Nu ? ? 换热加强。;;思考题： 1.膜状凝结和珠状凝结的概念. 2.纯净饱和蒸汽层流膜状凝结换热分析解的基本推导方法. 在这个推导方法中 最基本的假设是什么? 4.对于单根管子, 有那些因素影响层流膜状凝结换热? 它们 起什么作用? 5.对于实际凝结换热器, 有那些方法可以提高膜状凝结换热 系数? 6.池内饱和沸腾曲线可以分