第二章传热材料新精要.ppt

沸腾给热 2) 蒸汽冷凝给热 冷凝给热过程的热阻： 饱和蒸汽:气相主体中无温差,也无热阻,主要集中在凝液液膜上. 过热蒸汽:导热系数小,热阻集中在壁面附近. 膜状冷凝和滴状冷凝 滴状冷凝：若蒸汽中混有油脂类物质，或者壁面被油脂粘污时，冷凝液不能全部润湿壁面，而是结成滴状小液珠，从壁面落下，重又露出新的冷凝面，这种冷凝称为滴状冷凝。在滴状冷凝时，大部分壁面直接暴露在蒸汽中，因此热阻要小得多。实验结果表明，滴状冷凝的α比膜状冷凝的α大5～10倍。但是，到目前为止，在工业冷凝器中即使采用了促进滴状冷凝的措施，也不能持久。所以工业冷凝器的设计都按膜状冷凝考虑。如何在工业冷凝器中采取措施能持久促进滴状冷凝有待于我们去努力研究。 影响冷凝给热的因素及强化措施 （1）不凝性气体的影响 当蒸汽中含有少量空气或其他不凝性气体时，随着蒸汽冷凝过程的继续进行，不凝性气体便在液膜表面积聚成一层气膜。这样蒸汽必须以扩散的方式穿过气膜，到达液膜表面才能冷凝，相当于增加了一项热阻，使α下降。据测定，当蒸汽中含有1％空气时， α值下降60％。结论：冷凝器都设有不凝性气体排放口，操作时要及时排放不凝性气体。 （2）蒸汽过热的影响 温度为tv 的过热蒸汽与壁温为tw 的壁面间的给热过程，视tw 的高低有不同的机理。 ① 当tw ts（饱和蒸汽温度），壁面上无冷凝现象发生，属普通无相变的对流给热过程，α 很小。 （3）蒸汽流速和流向的影响 当蒸汽流速不大时，蒸汽与冷凝液膜间的作用力可忽略。但当蒸汽流速较大时，则会影响液膜的流动。 若蒸汽与液膜流向（向下）相反即蒸汽向上流动，则蒸汽将阻滞冷凝液的流动，使液膜增厚， 减小；但若蒸汽流速很大，则逆向流动的蒸汽可以冲散液膜使部分壁面直接暴露于空气中， 反而增大。此种情况少见。 若蒸汽与液膜流向相同，蒸汽将加速冷凝液的流动，使液膜减薄 增大。结论：通常蒸汽进口设在冷凝器上方，蒸汽流向与冷凝液流向相同，液膜薄， 大。 冷凝给热过程的强化 前以述及，冷凝给热过程的热阻几乎全部集中于液膜，因此，设法减小液膜厚度时强化冷凝给热的有效措施。 ① 在垂直壁面上开若干纵向沟槽使冷凝液沿沟槽流下，可减薄其余壁面上的液膜厚度，强化冷凝给热过程。 ② 沿垂直壁装若干条金属丝，冷凝液在表面张力的作用下，有向金属丝附近集中并沿金属丝流下的趋势，从而使金属丝之间壁面上液膜大为减薄， α 增大。 ③ 对于垂直管内冷凝，采用适当内插物（如螺旋圈）可分散冷凝液，减小液膜厚度， α 增大。 例2-7见79页 对数平均推动力. 例2-8见81页 根据经济核算的观点，确定最优出口温度t2opt。可 按同样原则选择加热介质出口温度T2。 （b）为求得传热系数k，须计算两侧的给热系数α， 故设计者必须决定： ①冷、热流体各走管内还是管外 ②选择适当的流速 可计算传热系数K，进而计算所需传热面积的大小 可计算通过传热面的阻力损失，要根据经济核算 的观点来考虑。 ③选定适当的污垢热阻 流速的选择 2.7 换热器 流向的选择： 对于并流操作： （1） 宜用并流的情况 ? 对热敏性物料，并流操作可避免出口温度过高而影响产品质量。 ? 在某些高温换热器中，逆流操作因冷却流体的最高温度t2和T1集中在一端，会使该处的壁温特别高。为降低该处的壁温可采用并流，以延长换热器的使用寿命。 冷却介质的出口温度的选择 目标函数： t2过高 (t2-t1) ↑ ,qm2↓，回收能量价值↑ 动力消耗↓，操作费用↓ △tm ↓ A ↑设备费用↑ 经验：△tm＞10℃ t2不宜过高。t2＜45℃。 若水为冷却介质 2.6.3 换热器的操作核算与调节 1). 第一类 命题内容：换热器的传热面积以及有关尺寸，冷、热流体的物理性质，冷、热流体的流量和进口温度以及流体的流动方式。 求： 计算目的：求某些参数改变后冷、热流体的出口温度及换热器的传热能力。 计算方法: 以热流体的冷却为例分析。求T2，t2。 计算目的：求某些参数改变后所需冷流体（或热流体）的流量及出口温度。 2). 第二类命题 给定条件：换热器的传热面积以及有关尺寸，冷、热流体的物理性质，热流体（或冷流体）的流量和进、出口温度，冷流体（或热流体）的进口温度以及流动方式。 以热流体的冷却为例