第7章-凝结与沸腾换热祥解.pptVIP

(4) 修正：实验表明，由于液膜表面波动，凝结换热得到强化，因此，实验值比上述的理论值高20％左右 6. 水平管束管外凝结平均换热系数 * c 过冷沸腾：指液体主流尚未达到饱和温度，即处于过冷状态，而壁面温度高于饱和温度，壁面上开始产生气泡，称之为过冷沸腾。 d 饱和沸腾：液体主体温度达到或超过饱和温度，而壁面温度高于饱和温度，称之为饱和沸腾。 我们这里主要讨论大空间饱和沸腾 第七章 凝结与沸腾换热 * 1、大空间饱和沸腾过程与沸腾曲线： 沸腾曲线表征了大空间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、泡（核）态沸腾、过渡沸腾和稳定膜态沸腾，如图所示： 壁面过热度 * 壁面过热度 沸腾临界点 * 几点说明： （1）上述热流密度的峰值qmax 有重大意义，称为临界热流密度，亦称烧毁点。一般用核态沸腾转折点DNB作为监视接近qmax的警戒。这一点对热流密度可控和温度可控的两种情况都非常重要。 （2）对稳定膜态沸腾，因为热量必须穿过的是热阻较大的汽膜，所以换热系数比凝结小得多。此时Δt大，h小。 * 2 大空间泡态沸腾表面传热系数的计算 沸腾换热也是对流换热的一种，因此，牛顿冷却公式仍然适用，即 1） 大空间饱和泡态沸腾 影响核态沸腾的因素主要是过热度和汽化核心数，而汽化核心数受表面材料、表面状况、压力等因素的支配，所以沸腾换热的情况比较复杂，导致了个别计算公式分歧较大。目前存在两种计算式，一种是针对某一种液体，另一种是广泛适用于各种液体的。 * 为此，书中分别推荐了两个计算式 （1）对于水的大空间饱和泡态沸腾，教材推荐适用米海 耶夫公式，压力范围：105～4?106 Pa 按 热流密度与温度差的关系为3.33次幂 * （2）罗森瑙公式——广泛适用的强制对流换热公式 既然沸腾换热也属于对流换热，罗森诺正是在这种思路下，在关联不同工质及壁面材料的实验数据基础上，提出大空间泡态沸腾热流密度计算式： 热流密度与温度差的关系为3次幂 * 式中， r — 汽化潜热; Cpl — 饱和液体的比定压热容; g — 重力加速度 ; σ —表面张力; μl —饱和液体的动力粘度; Cwl — 取决于加热表面－液体组合情况 的经验常数(表7-1); q — 沸腾传热的热流密度; Prl —饱和液普朗特数; s — 经验指数，水s = 1,否则，s=1.7 说明：该公式需要试算。 * 第七章 凝结与沸腾换热 Condensation and Boiling * §7-1 凝结换热 §7-2 沸腾换热 §7-3 热管 主要内容 掌握凝结换热、沸腾换热、热管的概念、原理和计算。 核心知识点 * 3）相变换热的特点：由于有潜热释放、相变过程的 复杂性，比单相对流换热更复杂，因此，目前，工程上 只能借助于经验公式和实验关联式；换热强度大大增加 （膜状h=6000~60000，珠状h=40000~4×105）。 1）凝结：气态工质在饱和温度ts下，由气态→液态的 过程， 又称为冷凝。 2）沸腾：液态工质在饱和温度ts下，以产生气泡的形式 由液相→气态的过程。 saturation （上海交通大学2001年考研题）试比较自认对流传热、强制对流传热及沸腾传热三种传热系数的大小。（仅给出大小关系） * §7-1 凝结换热 本节关键点 (需重点掌握的内容) 凝结可以不同的形式发生：膜状凝结、珠状凝结 会分析竖壁、横管的换热过程，及Nusselt膜状凝结理论 层流、紊流膜状凝结换热的实验关联式 影响膜状凝结换热的因素 凝结换热实例 结露 开水壶盖内表面的液膜 寒冷冬天，窗户 表面上的冰花 一、概述 当壁温tw＜ ts 蒸气的饱和温度时，蒸气在壁面上发生冷凝过程 内 许多其他工业应用过程 (制冷系统四大件之一——冷凝器) condenser 结露 结霜 * 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（干饱和蒸气焓H” -饱和液体焓H’ ） 特征尺度（寸） 其他标准的热物理性质，如μ、λ、Cp等 * 膜状凝结 film 当凝结液体能很好地浸润壁面时，沿整个壁面形成一层薄膜，并且在重力作用下流动，凝结放出的凝结潜热（=汽化潜热）必须通过液膜才能传至冷却壁面，因此，液膜厚度δ直接影响了热量传