传热学 第六章 对流换热(西安交大).ppt

第六章 凝结与沸腾换热 二. 蒸气流速 一. 不凝结气体 §6-3 影响膜状凝结的因素 增加了传递过程的阻力 减小了凝结的驱动力 流速较高时，蒸气流对液膜表面产生模型的粘滞应力。 《传热学》讲义 Condensation and Boiling Heat Transfer 第七章 凝结与沸腾换热 工程应用背景 锅炉炉膛中的水冷壁 相变换热的特点 空调、冰箱中的冷凝器和蒸发器 蒸汽发生器 有潜热释放 影响因素太多 热点 难点 §7-1 凝结换热现象概述 一 凝结的定义 二 两种存在形态 蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时形成液体的过程。 浸润性液体，非浸润性液体。 1 膜状凝结(film condensation) 沿整个壁面形成一层薄膜，并且在重力的作用下流动。 2 珠状凝结(dropwise condensation) 当凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在壁面上形成许多小液珠。 g g 三 两种形式的凝结换热 图 7-2 珠状凝结照片 （3）凝结换热设备的设计依据：膜状凝结。 3 比较 （1）h珠h膜； （2）珠状凝结很难保持，工程中遇到的凝 结换热大多属于膜状凝结； （3）电子元器件冷却 （1）蒸汽压缩制冷循环 （2）电厂的凝汽器 四 膜状凝结换热的应用 §7-2 层流膜状凝结换热 1 对实际问题的简化 1）常物性； 2）饱和蒸汽总体静止； 3）液膜惯性力可以忽略； 4）汽液界面上无温差； 5）膜内温度线性分布； 6）液膜的过冷度忽略； 7）忽略蒸汽密度； 8）液膜表面光滑平整无波动 一 Nusselt的分析解 边界层微分方程组： 考虑（3）液膜的惯性力忽略 考虑（5） 膜内温度线性分布，即热量传递方式只有导热 考虑（2） ↘ 边界条件： 2 求解结果 (1) 速度、温度分布 (2) 液膜厚度 ? 质量守恒 能量守恒 (3) 局部对流换热系数 (4)整个竖壁的平均表面传热系数 定性温度： 注意：r 按 ts 确定 3 几点说明 努塞尔的理论分析可推广到水平圆管外的层流膜状凝结 （1） 倾斜平板 （2） 水平圆管外 球表面外 （3）假设8似乎没用到？ （4）定性温度 注意：r 按 ts 确定 液膜表面光滑平整无波动 1 比较 二 垂直管与水平管的比较和实验验证 水平管与垂直管的对流换热系数之比： 2 实验验证 （1）水平单管 Nusselt分析解与实验结果吻合很好！ 考核实验的合理性！ 10％左右，最大15％ 无波动层流 有波动层流 湍流 ul 为 x = l 处液膜层 的平均流速； de 为该截面处液膜 层的当量直径。 由热平衡 Re20 误差增大，液膜表面波动 （2）竖表面 忽略惯性力和过冷度 Pr或=1 Ja 雅各布数（Jakob）数 无波动层流 有波动层流 湍流 （1） （2）表面传热系数的计算 三 湍流膜状凝结 定性温度 定性温度 其余 伽里略数 1 思路 层流?核算Re ? 四 例题 Re≤1600 ?结果 Re?1600 ?层流+湍流 xc 2 要用的公式 水平管外 ? 竖直表面 ? 式（6－12） 3 例7-1 竖直表面 ? （1）水蒸气 ts=100?C ? r （2）定性温度 ? 液膜物性 （3）选用层流公式 （4）核算Re （5）换热量 （6）蒸汽凝结量