(精)传热学2Chap_4.pptVIP

特点：凝结液不能润湿表面，液体在表面形成大大小小的液珠散布在表面上 （2）珠状凝结 条 件：接触角q大于90o 4.4 凝 结 传 热 传热过程： 通过液珠的导热 裸露表面蒸汽与壁面间的直接接触传热 传热特点： 传热系数高 难于长久稳定维持 液珠的表面积比其所占壁面面积大很多 裸露壁面上无液膜热阻 仅讨论蒸汽的膜状凝结 4.4 凝 结 传 热 2. 膜状凝结传热计算 （1）液膜流动状态及其对传热的影响 层流 紊流 紊流核心层 层流底层 影响表面传热系数的主要因素 液膜流态判定准则数：Re数 临界雷诺数Rec≈ 1600(1800) 若竖壁液膜已转变为紊流，则 4.4 凝 结 传 热 Re数的计算 凝液质量流量kg/s 任意位置x=l处 热流密度W/m2 4.4 凝 结 传 热 （2）层流膜状凝结传热分析计算 W. Nusselt (1882–1957) W. Nusselt 根据连续液膜层流运动及导热机理，建立了液膜运动微分方程和能量微分方程式，得到了层流膜状凝结传热的理论解，并与实验结果基本上吻合。 结果于1915年正式发表（The Fundamental Laws of Heat Transfer） 被公认为是运用理论分析求解相变传热问题的一个典范 4.4 凝 结 传 热 Nusselt膜状凝结理论 控制方程 连续性方程 动量方程 能量方程 边界条件 4.4 凝 结 传 热 基本假设 纯蒸汽，常物性 蒸汽静止，液膜表面无粘性力 液膜流速缓慢，忽略惯性力 汽液界面上无温差 液膜内部的热量传递只靠导热 忽略液膜的过冷度 液膜表面无波动 ρvρl 4.4 凝 结 传 热 简化方程 任意x处凝液质量流量 能量平衡 4.4 凝 结 传 热 壁面平均表面传热系数 适用于竖圆管 水平管外 倾斜壁面 1.13 r按ts确定，其他物性按tm=(tw+ts)/2确定 4.4 凝 结 传 热 水平管和竖直管的比较 取d=0.02m，L=1m，则L/d=50，有 凝汽器都采用水平管布置方式 竖排管外膜状凝结 n25时，h与n值无关，稳定为一恒定值，故n25时，一律取n=25 竖排管束 4.4 凝 结 传 热 3. 膜状凝结传热的影响因素 （1）不凝结气体 水蒸汽凝结时的温度分布和热阻 水蒸汽中1%的不凝气体，使表面传热系数下降(60~70)% 增加了蒸汽在不凝结气体中的扩散阻力 蒸汽分压力下降，相应的饱和温度ts下降，降低了凝结驱动力Dt 4.4 凝 结 传 热 （2）蒸汽速度 蒸汽向下流动，加速液膜运动，液膜变薄，传热增强 蒸汽向上流动，抑制液膜下落，液膜变厚，传热减弱 u t u t （3）蒸汽过热度 将潜热改为过热蒸汽和饱和液的焓差计算 （4）液膜过冷度及温度分布的非线性 用 代替计算公式中的r 4.4 凝 结 传 热 （5）管内凝结 两相流流型 凝结传热性能主要取决于流型 4.4 凝 结 传 热 两相流流型调控目的 “蒸汽靠管壁，液体在中心”流型 入口处 调控后 调控前 4.4 凝 结 传 热 凝结传热的强化 强化传热机理：(1) 增加排液速度；(2) 减薄液膜厚度。 改变表面几何特征 低肋管 4.4 凝 结 传 热 锯齿管示意图 加速凝结液的排除 4.4 凝 结 传 热 泄液盘 例题1 纯蒸汽竖管外凝结过程，ts=55℃，d=25.4mm，Dt=10℃，L=1.5m，N=50，试计算管束总热负荷。如改为水平放置，每排10根，分5排顺排布置，则凝汽器换热量又为多少？ 解： 按层流计算。ts=55℃，r=2370.6kJ/kg；tm=(ts+tw)/2=50℃ ρl=988.1kg/m3；ηl=549.4×10-6kg/(m·s)；λl=0.6480W/(m?K) 管子竖直放置时 又 层流 4.4 凝 结 传 热 冷凝器的热负荷 冷凝管水平布置 采用水平布置热负荷可提高30%左右 冷凝器的热负荷 4.4 凝 结 传 热 习题：4-4, 4-8, 4-12, 4-13 重庆大学动力工程学院 本科生专业基础课程 传 热 学 Ⅱ 李 友 荣 E-mail: liyourong@cqu.edu.cn; Tel主要内容 概 述 沸腾传热 大容器饱和沸腾曲线 沸腾传热的计算 影响因素及其强化 流动沸腾传热特征 凝结传热 凝结方式 Nusselt膜状凝结理论 影响因素及其强化 第四章 相变对流传热分析与计算 概 述