传热学-第七章.pptVIP

膜状凝结 （1）定义：凝结液体能很好地湿润壁面，并能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式，称膜状凝结。 （2）特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷却壁面上，此时液膜成为主要的换热热阻. 如果冷凝壁面是水平放置，那么随着凝结过程的进行液膜厚度会逐步增加，热阻也就越来越大； 如果冷凝壁面是竖直安放，那么液膜会在重力作用下向下流动，形成一个流动的液膜层，随着沿途蒸汽的不断凝结液膜也会逐步增厚，变成一个类似于流体边界层的流动换热的模式。显然，竖直壁面上部的换热性能要好于竖直壁面的下部。 珠状凝结 （1）定义：凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个小液珠的凝结形式，称珠状凝结。 （2）特点：凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即可传到冷却壁面上。 当凝结液不能润湿壁面时，凝结液在壁面许多点上以—颗颗小液珠的形式依附于壁面，在重力的作用下，液珠滚下并与相通的液珠汇合成较大的液滴，在向下滚动的同时．扫清了沿途的液珠，让出无液珠的壁面供继续凝结．凝结过程主要是直接在冷壁面上进行的，没有凝结液膜引起的附加热阻，因此有较高的换热强度。实验表明珠状凝结的换热系数比膜状凝结要高5—10倍以上。 虽然如此，但到目前为止．在工业冷凝器中还没能创造出持久地保持珠状凝结的工作条件。珠状凝结的机理及保证产生珠状凝结的条件正在广泛地研究中。 如果冷凝壁面水平放置，壁面迟早会被冷凝液覆盖；如果冷凝壁面是竖直安放，液珠会逐步变大而沿着壁面向下滚动，使得冷凝壁面始终能与蒸汽直接接触，保持良好的热交换性能。 在其它条件相同时，珠状凝结的表面传热系数定大于膜状凝结的传热系数。 如图， 由热平衡， 所以 根据膜层雷诺数的大小，其流动状态分： 层流 Re 1800 湍流 Re ≥1800 6 影响膜状凝结的因素 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。 7.3 热管 3.特点 （1）很高的导热性。热管内部主要靠工作液体的汽、液相变传热，热阻很小，因此具有很高的导热能力。与银、铜、铝等金属相比，单位重量的热管可多传递几个数量级的热量。 （2）优良的等温性。热管内腔的蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽的压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生的压降很小，根据热力学中的方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良的等温性。 （3）采用不同的工作液，热管适用-200到2200℃温度范围内的工作。 （4）热流密度可变性。热管可以独立改变蒸发段或冷却段的加热面积，即以较小的加热面积输入热量，而以较大的冷却面积输出热量，或者热管可以较大的传热面积输入热量，而以较小的冷却面积输出热量，这样即可以改变热流密度，解决一些其他方法难以解决的传热难题。 （5）结构简单，无运动部件，工作可靠，形状多变。 1. 不凝结气体 不凝结气体增加了传递过程的阻力，同时使饱和温度下降，减小了凝结的驱动力。质量含量占1%的空气，能使表面传热系数降低60%，后果是很严重 2. 蒸气流速 流速较高时，蒸气流对液膜表面产生不能忽略的粘滞应力。 如果蒸气流动与液膜向下的流动同向时，使液膜拉薄，h增大；反之使 h 减小。 a 沸腾：工质内部形成大量气泡并由液态转换到气态的一种剧烈的汽化过程 b 沸腾换热：指工质通过气泡运动带走热量，并使高温表面冷却的一种过程 我们这本书仅介绍大容器的饱和沸腾 克拉贝隆方程 * * 第一节 凝结换热 第二节 沸腾换热 第三节 热管 第七章 凝结与沸腾换热 膜状凝结 珠状凝结 g g §7-1 凝结换热 1凝结形式 （1）定义：蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给固体壁面，并在壁面上形成凝结液的过程，称凝结换热现象。 （2）视凝结液体依附壁面的不同．可分为膜状凝结和珠状凝结两种 。 2 膜状液膜的流态 无波动层流 有波动层流 湍流 凝结液体流动也分层流和湍流，并且其判断依据仍然是Re， 式中： 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。 μ 蒸汽凝结量 μ μ 对流换热量 μ 3 层流膜状凝结的分析求解 在下面假设的基础上，1916年，Nusselt提出的简单膜状凝结换热分析是近代膜状凝结理论和传热分析的基础。 假定：1）纯蒸汽、常物性；2）蒸气静止；3）液膜的惯性力忽略；4）气液界面上无温差，即液膜温度等于饱和温度；5）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热；6）液膜的过冷度忽略； 7）忽略蒸汽密度；8）液膜表面平整无波动 g t(y) u(y) Thermal boundary layers Velocity boundary layers 微元控制体 边界层微分