第六章凝结与沸腾换热BoilingandCondensation.ppt

第六章 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;§6-1 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、比热容等;1 凝结过程;虽然珠状凝结换热远大于膜状凝结，但可惜的是，珠状凝结很难保持，因此，大多数工程中遇到的凝结换热大多属于膜状凝结，因此，教材中只简单介绍了膜状凝结;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：;§6-3 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 管束的几何布置、流体物性都会影响凝结换热。 前面推导的横管凝结换热的公式只适用于单根横管。; 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。;§6-4 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;4 汽泡动力学简介 (1) 汽泡的成长过程 实验表明，通常情况下，沸腾时汽泡只发生在加热面的某些点，而不是整个加热面上，这些产生气泡的点被称为汽化核心，较普遍的看法认为，壁面上的凹穴和裂缝易残留气体，是最好的汽化核心，如图所示。;(2) 汽泡的存在条件 汽泡半径R必须满足下列条件才能存活(克拉贝龙方程);5 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：;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。;§6-5 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：;§6-6 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成几个区域? 有那些特性点? 各 个区域在换热原理上有何特点? 7.气化核心的概念. 沸腾气泡产生的物理条件. 8.画出水的池内饱和沸腾曲线. 掌握特性点的基本数值范围.;9.什么是临界热流密度? 什么是烧毁点? 如果是定壁温加热 条件, 还会有烧毁现象出现吗? 10.为什么对于不同的表面粗糙度, 核态沸腾换热系数有很 大的不同? 11.那些因素影响核态沸腾换热? 12.