9 第二章 传热 材料 9新.ppt

; 结论：由于核状沸腾具有α大、壁温低的优点，因此工业沸腾装置总是设法控制在核状沸腾下操作。为保证沸腾装置在核状沸腾状态下工作，须控制 ，否则，核状沸腾将转变为膜状沸腾α↓↓ ，且加热面Tw↑↑，甚至将设备烧毁。 沸腾给热计算 沸腾给热过程及其复杂，其影响因素大致分为液体和蒸汽性质、加热面的粗糙情况和表面物理性质、操作压强的温差等三个方面。关于沸腾给热至今尚没有可靠的一般的经验关联式，教材上介绍了一种将沸腾给热的实验数据进行关联的函数形式。 ;为保证沸腾装置在核状沸腾状态下工作，使;讨论： ; 在沸腾给热中，气泡的产生和运动情况影响极大。气泡的生成和运动与加热表面状况及液体的性质两方面因素有关。因此，沸腾给热的强化也可以从加热表面和沸腾液体两方面入手。 1、将金属表面粗糙化，这样可提供更多汽化核心，使气泡运动加剧，给热过程得以强化； 2、在沸腾液体中加入少量添加剂，改变沸腾液体的表面张力，添加剂还可提高沸腾液体的临界热负荷。 3、气、液、固三相流：在气液相中加入固体粒子。;2) 蒸汽冷凝给热; 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 ; （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。 ;Q?; 黑体：; 黑体辐射能力Eb —斯蒂芬-波尔兹曼定律 即 四次方定律表明，辐射传热对温度十分敏感。 Eb: 黑体辐能力 W/m2 T: 绝对温度 K δ0:黑体辐射系数， 5.67W/(m2·K4) 例2-4 见74页 ;实际物体的辐射能力和吸收能力;灰体辐射能力和吸收能力 —克希荷夫(Kirchhoff)定律 灰体：能够以相等的吸收率吸收所有波长辐射能的物体。 灰体也是理想物体，但是大多数的材料，在工业上应用最多的热辐射（波长在0.76～20μm）范围，其吸收率随波长变化不大，因而可视为灰体。 克希霍夫定律： ;①在同一温度下，灰体的吸收率等于黑度。辐射能力愈大，其吸收能力愈大。 ②灰体辐射能力 ③对太阳辐射，气体辐射 ;影响辐射的主要因素 ①温度影响 与 T4成正比，很敏感。与对流、传导不同。 ②几何位置影响 ③表面黑度的影响 * 减少辐射散热时，可在表面上镀以黑度很小的银、铝等。 ④辐射表面之间介质的影响 * 减少辐射散热，加遮热板 ;2.6.1 传热过程数学描述 ;基于管内表面积的 局部总传热系数 ;例2-5,2-6见78页; 污垢热阻 换热器使用一段时间后，传热表面有污垢产生，根据经验直接估计污垢热阻值，计入总热阻中，书中P79表2-3列出了常见污垢热阻的大致范围。 ; 壁温的计算;例2-7见79页 对数平均推动力. ;例2-8见81页;2.6.2 换热器的传