第六章凝结与沸腾换热57.pptVIP

第 六 章凝结与沸腾换热;一、凝结换热 蒸汽在凝结过程中与固体壁面发生的换热。 各种液体; 是否形成膜状凝结主要取决于凝结液的润湿能力，而润湿能力又取决于表面张力。表面张力小的润湿能力强。实践表明，几乎所有的常用蒸气在纯净条件下在常用工程材料洁净表面上都能得到膜状凝结。; 珠状凝结的特点是小液珠在壁面形成、长大、脱落，沿途清扫液珠，壁面裸露，蒸气直接与壁接触，凝结成新的液珠。 在珠状凝结时，蒸气与冷却壁之间没有液膜热阻，故传热大的加强，一般;一、纯净蒸气层流膜状凝结分析解;1）常物性； 2）蒸气是静止的，汽液界面上无对液膜的粘滞应力； 3）液膜惯性力可以忽略； 4）汽液界面上无温差，界面上液膜温度等于饱和温度； 5）膜内温度分布是线形的，即认为液膜内的热量转移只有导热，而无对流作用； 6）液膜的过冷度可以忽略； 7????v?l， ?l可忽略不计； 8）液膜表面平整无波动。; 取如右图所示的坐标系，因为液膜具有边界层的特性，故满足边界层微分方程组，但要加上重力项。;4. 求解;? ？x 处的质量流量;得;竖壁的平均表面传热系数：;倾斜壁;定性温度，除r 用 ts 外其余皆为(tw+ts)/2 公式使用范围，层流 Re1600;Galileo Number;Condensation Number;惯性力项及液膜过冷度的影响均可略而不计。; 对于Re 1600 的湍流液膜，热量的传递除了靠近壁面极薄的层流底层仍依靠导热方式外，层流底层以外以湍流传递为主，换热比层流时大为增强。对于底部已达到湍流状态的竖壁凝结换热，其沿整个壁面的平均表面传热系数按下式计算：; 例题 6-1 压力为1.013×103Pa 的水蒸气在方形竖壁上凝结。壁的尺寸为30cm×30cm，壁温保持98℃。计算每小时的热换量及凝结蒸汽量。;核算Re准则：;1. 不凝结气体： 由于不凝结气体形成气膜，故： 1).蒸气要扩散过气膜，形成阻力； 2).气膜导致蒸气分压力降低，从而使 ts 降低：;2. 蒸气流速 前面的理论分析忽略了蒸气流速的影响。 u 向上 液膜增厚 h ? ；u ?? 液膜破裂 h ? u 向下 液膜减薄 h ? ； u ?? 液膜破裂 h ? ;5. 管子排数 n排, 特征长度d ? nd 由于凝结液落下时要产生飞溅以及对液膜的冲击扰动，会使 h 增大。;7. 凝结表面情况 凝结换热的放热系数一般比较大，故在常规冷凝器中其热阻不占主导地位。但实际运行中凝汽器的泄漏是不可避免的，空气的漏入使冷凝器平均表面传热系数明显下降。实践表明，采用强化措施可以收到实际效益。某些制冷剂的冷凝器中，强化有更大现实意义。;;(Boiling heat transfer phenomena);1. 按流动动力分 a). 大容器(或池)沸腾(Pool boiling)： 加热壁面沉浸在有自由表面液体中所发生的沸腾。 b). 强制对流沸腾(Forced convection boiling)： 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。工业上的沸腾换热多属于此。 例如冰箱的蒸发器。自然循环锅炉蒸发受热面？ ;2. 从主体温度分： a). 过冷沸腾(Subcooled boiling)： 液体的主体温度低于相应压力下饱和温度时的沸腾换热。 b). 饱和沸腾(Saturated or bulk boiling)： 液体的主体温度等于相应压力下饱和温度时的沸腾换热。 例如烧开水; 4个区域(电阻丝加热) A 区 ?t4℃ 自然对流 pure convection 过热液体对流到自由液 面后蒸发 B,C核态沸腾区 Nucleate boiling B 孤立汽泡区 individual bubble regime 汽泡彼此不干扰,对液体扰动大,换热强 C 汽块区 Continuous column regime扰动更强q上升; D过度沸腾 Transition boiling regime 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，q 稳定膜态沸腾 Stable film boiling regime 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,? 和h几乎是常数; q= h ? t ; ? t ?