第四节 沸腾给热及冷凝给热.pdf

西北大学化工原理课件 第四节 沸腾给热与冷凝给热 液体沸腾和蒸汽冷凝必然伴有流体的流动，所以沸腾 给热和冷凝给热同样属于对流传热。但与前述不同，这两 种过程都伴有相变化。 一、沸腾给热 对流体加热时，在液相内部伴有由液相变成气相产生 气泡的过程沸为沸腾，沸腾传热过程是一个非常复杂的过 程，到目前为止，对它的研究还不够充分。当前，工业上 液体沸腾分两种情况： 西北大学化工原理课件 （1）管内沸腾：液体在一定压差下，以一定的流速经 加热管时发生的沸腾现象，又称强制对流沸腾。 （2 ）大容积沸腾或池内沸腾：是将加热面浸入液体中， 液体被壁面加热而引起的无强制对流的沸腾现象。 沸腾传热在工业上被广泛应用，比如化工生产中常用的 精馏塔的再沸器，蒸发器，蒸气锅炉等，都是通过沸腾传热 产生，本节主要讨论液体在大容器中的饱和沸腾。沸腾可分 为：过冷沸腾、饱和沸腾。（P253 ） 西北大学化工原理课件 1、机理 沸腾给热的主要因素特征是液体内部有汽泡产生。实验 发现，汽泡在加热表面上首先生成，气泡存在条件的必然条 件：p 内 p 外 +ρgh(静压) t 至少大于等于 t 因此，液 该蒸汽压对应的饱和温度 s 但实际上，在该蒸汽对应的饱和蒸汽压 下，小汽泡生成还是不可能的。为什么呢？从 所学过的物理化学知识看，微小汽泡的生成液 体呈现凹面，而凹面上液体的饱和蒸汽压小于 平面上液体饱和蒸汽压。由于凹面引起了蒸汽 压降低。要使汽泡继续生成，必须提高相应的 加热 饱和温度，这种现象称为液体的过热。 西北大学化工原理课件 新相——小汽泡生成的必要条件是液体要过热。 实验发现液体被加热面加热而沸腾时，蒸汽（汽泡）只在 加热面上某些粗糙不同的点上产生，这些产生汽泡的点称为汽 化核心或汽化中心。汽泡生成后，长大到一定程度，则脱离壁 面而上升。在上升过程中，汽泡继续迅速增大，或表面破裂， 或上升到液面。由于一批批汽泡的形成，长大及脱离加热面， 从而引起液体内部尤其是壁面液体薄层内的剧烈扰动，使热阻 大为降低。故液体沸腾时的α较无相变化时的α要大的多。 2、沸腾曲线 在一定范围内，加热面温度（壁温）与液体饱和温度相差 愈大，沸腾越剧烈，沸腾的对流给热系数越大，大容器内的沸 腾过程随这温度差 （Δt t −t ←操作压力下液体的饱和温 Δt w s 度）的不同，会出现不同类型的沸腾状态。以常压下水的大容 器内沸腾为例，讨论 对 的影响。 Δt α 西北大学化工原理课件 图6-19为实验测得的α与Δt 的关系: I II III 表面汽化 核状沸腾 膜状沸腾 C α 不稳定膜状沸腾 B D A