传热学-第七章解读.ppt

第六章 凝结与沸腾换热 如图 由热平衡 所以 对水平管，用?d代替上式中的l 即可。 §7-3 膜状凝结的影响因素及其传热强化 工程实际中所发生的膜状凝结过程往往比较复杂，受各种因素的影响。 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r 此时换热与蒸气的流速关系很大。 蒸气流速较低时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于管子上半部。 蒸汽流速较高时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子四周，中心为蒸气核。随着流动的进行，液膜厚度不断增厚以致凝结完时占据整个截面，h急剧下降。 7. 凝结表面的几何形状 例5 在1.013×105Pa的绝对压力下，水在tw=113.9℃的铂质加热面上做大容器内沸腾，试求单位面积的汽化率 7-7 热管简介 热管中各个传递环节的热阻 热管的应用 例6：管内强制对流换热时，Nu数与Re和Pr数有关，试以电加热方式加热管内水的强制对流为例，说明在实验过程中应测定哪些物理量，并简单绘制实验系统图。 例6：管内强制对流换热时，Nu数与Re和Pr数有关，试以电加热方式加热管内水的强制对流为例，说明在实验过程中应测定哪些物理量，并简单绘制实验系统图。 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： qmax qmin 4℃ 200℃ 25℃ 1000℃ 壁面过热度 ?t=tw－ts ℃ q×10-6 w/m2 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。 产生沸腾的条件 (1) 液体必须过热  (2) 要有汽化核心 沸腾换热也是对流换热的一种，因此，牛顿冷却公式仍然适用，即 但对于沸腾换热的h却有许多不同的计算公式 1. 大容器饱和核态沸腾 影响核态沸腾的因素主要是过热度和汽化核心数，而汽化核心数受表面材料、表面状况、压力等因素的支配，所以沸腾换热的情况液比较复杂，导致了个计算公式分歧较大。目前存在两种计算是，一种是针对某一种液体，另一种是广泛适用于各种液体的。 §7-5 大容器沸腾传热的实验关联式 (1) 对于水，推荐采用米海耶夫公式 压力范围：105～4?106 Pa 按 ? (2)罗森诺公式——广泛适用的强制对流换热公式 既然沸腾换热也属于对流换热，那么，Nu = f ( Re, Pr )也应该适用。罗森诺正是在这种思路下，通过大量实验得出了如下实验关联式： 式中 r — 汽化潜热； Cpl — 饱和液体的比定压热容 g — 重力加速度； ?l —饱和液体的动力粘度 q — 沸腾传热的热流密度； s — 经验指数，水s = 1,否则，s=1.7 Cwl — 取决于加热表面－液体组合情况的经验常数(表7-1) (7-17) 看公式右侧， 相当于单位面积蒸汽的质量流速，若以 看公式左侧 ，流体得到的热量应全用于沸腾，即 则 作为特征长度，则 式(7-17)可以改写为： 可见，q∝?t3，因此，尽管有时上述计算公式得到的q与实验值的偏差高达?100％，但已知q计算?t时，则可以将偏差缩小到?33％。这一点在辐射换热种更为明显。计算时必须谨慎处理热流密度。 (3) 库珀公式——适用于制冷介质 2. 大容器沸腾的临界热流密度 当压力离临界压力较远时 式中 Mr — 液体的相对分子量；pr — 对比压力(液体压力与该液体临界压力之比) g — 重力加速度； Rp—表面平均粗糙度， Rp=0.3~0.4?m q — 热流密度，w/m2； 3. 大容器饱和液体膜态沸腾传热计算式 (1) 横管的膜态沸腾 式中，除了r 和 ?l 的值由饱和温度 ts 决定外，其余物性均以平均温度 tm ＝( tw＋ts ) / 2 为定性温度，特征长度为管子外径d, 如果加热表面为球面，则上式中的系数0.62改为0.67 勃洛姆来建议采用如下超越方程来计算： 其中： (2) 考虑热辐射作用 由于膜态换热时，壁面温度一般较高，因此，有必要考虑热辐射换热的影响，它的影响有两部分，一是直接增加了换热量，另一个是增大了汽膜厚度，