代价动力消耗↑。.ppt

进口段温度分布和局部表面传热系数的变化 水平管外膜状冷凝 气泡的产生过程 正三角形排列 流速的确定：按最大流通截面 (最小流速) 计算。 D S1 S2 B 说明： 无折流板时，流体平行流过管束， 按管内公式计算，特征尺寸为当量直径。 d0 t (3) 自然对流传热 温度差引起流体密度不均，导致流体流动。 　 分类：大空间自然对流传热：边界层发展不受限制和干扰。 有限空间自然对流传热：边界层发展受到限制和干扰。 大空间自然对流传热： 竖直壁面上表面传热系数的分布 近壁处温度与流速的分布 沿竖壁自然对流的流动和换热特征 大空间内流体沿垂直壁面进行自然对流： 表面传热系数的求取： ①　查图求解 1.6 1.2 0.8 0.0 2.0 3.2 2.8 2.4 6 4 -1 2 0.4 12 10 8 0 流体沿垂直壁面作自然对流时lg(Nu)与lg(GrPr)的关系曲线 lg(GrPr) lg(Nu) 1.2 0.8 0.4 -0.4 1.6 3.2 2.8 2.0 2 0 -5 -1 0.0 8 6 4 -3 流体沿水平壁面作自然对流时lg(Nu)与lg(GrPr)的关系曲线 lg(GrPr) lg(Nu) 大空间内流体沿垂直或水平壁面进行自然对流传热时： 定性温度：膜温 定型尺寸：竖板，竖管，L； 水平管，外径 do 影响因素：物性，传热面积、形状、放置方式； 系数C和指数n的取值见下表： ② 经验关联 do L 矩形取两边平均值圆盘0.9d狭长条取短边 1/5 0.58 105~1011 水平板热面朝下或水平板冷面朝上 1/4 1/3 0.54 0.15 2×104~8×106 8×106~1011 水平板热面朝上或水平板冷面朝下 外径d0 0 查图4.1.15(b) 1/4 1/3 0.4 查图4.1.15(b) 0.53 0.13 0~10-5 10-5~104 104~109 109~1011 水平圆柱面 高度L 查图4.1.15(a) 1/4 1/3 查图4.1.15(a) 0.59 0.1 10-1~104 104~ 109 109~ 1013 垂直的平板及圆柱面 特征长度 n C GrPr 传热面的形状及位置 有相变对流传热的特点 ①　相变过程中产生大量相变热（潜热）； 例：水 4.4.4 有相变化的对流传热 ②　相变过程有其特殊传热规律，传热更为复杂； ③　分为蒸汽冷凝与液体沸腾两种情况。 (1) 蒸汽冷凝机理 优点：饱和蒸汽具有恒定的温度，操作时易于控制 蒸汽冷凝的表面传热系数较大。 冷凝方式： ①　膜状冷凝 凝液呈液膜状（附着力大于表面张力）， 热量：蒸汽相→液膜表面→固体壁面。 ②　滴状冷凝 凝液结为小液滴（附着力小于表面张力）， 有裸露壁面，直接传递相变热。 比较两种冷凝方式的表面传热系数 h滴状冷凝＞h膜状冷凝，相差几倍到几十倍， 但工业操作上，多为膜状冷凝。 膜状冷凝 滴状冷凝 (2) 膜状冷凝表面传热系数 ① 努塞尔方程的理论推导 研究：垂直管外或壁面的膜状冷凝； 方法：真实模型→简化模型→数学模型求解。 ◆ 膜状冷凝的真实过程 h x ◆ 简化的物理模型 ①　液膜很薄，层流流动，传热方式为导热，温度分布为线性； ②　蒸汽静止，汽-液界面无粘性应力 ； ③　汽、液相物性为常数，壁面温度恒定，膜表面温度tδ=ts； ④　冷凝液为饱和液体。 y x 努塞尔特膜状冷凝简化模型 ◆ 建立数学模型求解 按假设， 推导膜厚δ： 做受力分析、质量衡算、热量衡算，得： 特征尺寸：L（竖壁或圆管壁高度） 倾斜壁面： 蒸气在斜壁上的冷凝 ② 努塞尔方程的无量纲化 液膜流动雷诺数 S 为流通面积 ； b 为周边长度 ； qm/S=G 质量流速。 冷凝负荷: M= qm /b 单位润湿周边上凝液的质量流率，kg/m·s； 由热量