沸腾换热与热管汇总课件.pptVIP

Chapter7CondensationAndBoilingHeatTransfer

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo§7-2沸腾换热一、沸腾传热定义ü物质由液态变为气态时发生的换热ü与冷凝是相反过程ü沸腾比凝结复杂得多?主要特征：液体内部有气泡产生。实验表明，气泡是在紧贴加热表面的液层内首先生成。?汽化核心：实验发现气泡是在粗糙加热面上过热度最大的细小凹缝上产生，这些点称为汽化核心。

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo沸腾传热过程简介二、沸腾传热分类：?按流动动力分：ü大容器(或池)沸腾(Poolboiling)——加热壁面沉浸在有自由表面液体中所发生的沸腾。液体的运动由自然对流和汽泡的扰动所引起。ü强制对流沸腾(Forcedconvectionboiling)——液体在外力的作用下，以一定的流速流过壁面时所发生的沸腾换热。汽泡不能自由升浮，而是受迫随液体一起流动，形成汽—液两相流动，沿途吸热，直至全部汽化。工业上的沸腾换热多属于此，如：冰箱的蒸发器。

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo沸腾传热过程简介?按主体温度分：ü过冷沸腾(Subcooledboiling)——液体的主体温度低于相应压力下饱和温度时的沸腾换热。气泡在脱离壁面前或脱离之后在液体中重新凝结。ü饱和沸腾(Saturatedorbulkboiling)——液体的主体温度等于相应压力下饱和温度时的沸腾换热。从加热面产生的气泡在离开加热面上升的过程中不会再重新凝结。如：烧开水

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo三、沸腾传热机理?气泡生成的必要条件：ü液体必须过热，即液体的温度高于相应压强下的饱和温度t；sü加热壁面上应存在有汽化核心。?传热表面的汽化核心：传热表面的汽化核心与该表面的粗糙程度、氧化情况以及材质等诸多因素有关，是一个十分复杂的问题。一般认为：粗糙表面上微细的凹缝或裂穴最可能成为汽化核心，在凹穴中吸附了微量的气体或蒸汽，这里就成为孕育新生汽泡的胚胎。

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo三、沸腾传热机理由于壁温较高、周围过热液体温度也略高于气泡内的温度，热量不断传入气泡，使周围液体继续汽化，气泡不断长大，直至在浮力的作用下离开壁面。而后周围液体便涌来填补空位，经过加热后又产生新的气泡。沸腾换热时，由于气泡的生成和脱离，对近壁处的液层产生强烈的扰动，使热阻大为降低，?沸腾曲线：液体主体达到饱和温度t，随壁面过热度⊿t=t-t的sws增加，沸腾传热表现出不同的传热规律。液体在一个大气压力下沸腾传热热流密度q与壁面过热度⊿t的变化关系，称为沸腾曲线。

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo三、沸腾传热机理大容器饱和沸腾曲线：?A自然对流区pureconvection?t4℃过热液体对流到自由液面后蒸发?B,C核态沸腾区NucleateboilingB孤立汽泡区：汽泡彼此不干扰，对液体扰动大，换热强C汽块区：随着的上升，汽化核心增加，生成的汽泡数量增加，汽泡互相影响并合成汽块及汽柱，称为相互影响区。

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo随着的增大，q增大，当增大到一定值时，q增加到最大值，汽泡扰动剧烈，汽化核心对换热起决定作用，则称该段为核态沸腾（泡状沸腾）。其特点：换热强度大，其终点的热流密度q达最大值。工业设计中应用该段。HeatTransfer

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo三、沸腾传热机理?D过渡沸腾区Transitionboilingregime汽泡迅速形成，许多汽泡连成一片，在壁面上形成一层汽膜，汽膜的导热系数低。?E,F稳定膜态沸腾区Stablefilmboilingregime汽泡的产生和脱离速度几乎不变，在壁面上形成稳定的汽膜。E区：辐射比例小F区：辐射所占比例越来越大

建筑工程系TheDepartmentofConstructionEngineeringLogo其特点：（1）汽膜中的热量传递不仅有导热，而且有对流；（2）辐射热量随着的加大