传热学课件第七章__凝结和沸腾换热.ppt

第七章 凝结与沸腾换热 第一节 凝结换热 第二节 沸腾换热 第三节 热管 第一节 凝 结 换 热 一、概述 1.定义：蒸汽与低于相应压力下饱和温度的冷壁面接触，在冷壁面上发生蒸汽变成液体的现象。 2.凝结形式：依凝结液体依附于壁面型式不同，有膜状凝结与珠状凝结两种。 ①膜状凝结：凝结液能很好地润湿壁面，形成完整的液膜向下流动。 a.形成机理： 冷壁对凝液的吸附力凝液的表面张力 b.换热机理： 液膜往往成为主要热阻。 换热与液膜厚薄、运动状态等有关。 第一节 凝 结 换 热 a.以壁面上微小凹坑为核化点： 先形成较小液珠，再逐渐长大。 凝结主要在液珠外进行。 潜热以导热和对流通过液珠。 认为：F2F1 b.另一模式认为： 先形成液膜，后断裂成水珠。 换热主要在断裂的裸壁处。 实验表明： h珠状比h膜状大5～10倍。 第一节 凝 结 换 热 二、膜状凝结换热 1.层流膜状凝结换热的理论解（纯净蒸汽在竖壁的膜状凝结） 1.假设： ①竖壁tw均匀，且贴壁凝液液温也为tw，汽液交界上液温为ts； ②蒸汽处于静止状态，对凝液运动不产生任何影响； ③凝结液处于层流状态； ④忽略凝液运动时的加速度； ⑤凝液物性参数为常数； ⑥忽略膜内对流换热及沿液膜纵向的导热，即液膜的换热是纯导热，其温度分布呈线性； ⑦凝结蒸汽为纯净蒸汽； ⑧蒸汽密度?v凝结液体密度?。 第一节 凝 结 换 热 二、膜状凝结换热 1.层流膜状凝结换热的理论解（纯净蒸汽在竖壁的膜状凝结） 第一节 凝 结 换 热 式中：dp/dx为液膜在x向的压力梯度，可按y=?处液膜表面蒸汽压力梯度来算，若将上述动量方程用于蒸汽时，由于u汽=0，故有： dp/dx=??g 2 据假设④，忽略加速度，则动量式中左项为0，将2代入： 第一节 凝 结 换 热 4式说明作用于微元体上的力只有粘滞力和重力，且两力平衡，据前述假设此方程的边界条件为： y=0，u=0 y=?，du/dy=0 解微分方程，即得液膜的速度分布： 第一节 凝 结 换 热 设单位质量纯蒸汽的焓为i//，饱和液体的焓为i/，则由汽至液的潜热r=i//-i/，据热平衡：?a+?b=?c+?d，代入整理有： （i//-i/）dM=?（?t/?y）w·dx 8 因液膜只有纯导热，在x处相当于平壁，故其温度分布为： t=tw+（ts-tw）y/? 9 第一节 凝 结 换 热 二、膜状凝结换热 1.层流膜状凝结换热的理论解（纯净蒸汽在竖壁的膜状凝结） 2.局部对流换热系数的导出 据牛顿冷却公式及傅里叶定律： 第一节 凝 结 换 热 二、膜状凝结换热 1.层流膜状凝结换热的理论解（纯净蒸汽在竖壁的膜状凝结） 3.实用关系式 上式结果与实验相较，实验h值比上式计算值高20%左右，故在实际使用时，将系数0.943修改成1.13。 第一节 凝 结 换 热 式中：um为壁底部液膜断面平均流速 de为壁底部液膜断面当量直径 如图：润湿周边U=L，f=L·?，则有： de=4f/L=4? 第一节 凝 结 换 热 二、膜状凝结换热 2.凝结液膜雷诺数Rec及凝结准则Co 1.凝结液膜雷诺数Rec 对于横管，用?d代替l，得横管的Rec为： 第一节 凝 结 换 热 二、膜状凝结换热 3.层流膜状凝结换热准则关联式 如式7-1c、7-2b、7-5b、7-6等