传热学精讲第七章.doc

第七章 凝结与沸腾换热 气态工质在饱和温度下，由气态转变为液态的过程称为凝结或冷凝；而 液态工质在饱和温度下以产生气泡的形式转变为气态的过程称为沸腾。 第一节 凝结换热 一、槪 述 二、膜状凝结换热 1?层流膜状凝结理论解 何 (6) (c)图 何 (6) (c) 图7?1膜状凝结换热膜内温度及速度场 Z////Z 纯蒸气层流液膜，物性为常量 液膜表面温度①等于。(饱和温度) 蒸气是静止的 ⑷液膜很薄且流动速度缓慢 ⑸凝结热以导热方式通过液膜 (6)忽略液膜的过冷度 du du、 dp (d1u \ 屮訂1「必一杰叫戸丿 ⑵“黑+ (讥=0 ⑵ 丿二（）; 丿 ⑶ (4) y= 二 3; 5 + (/$ 沪。 p. “ 心—”2 1 Z dy o； W -几）7 0 ⑸ 6 八2c穴3 M =jpudy=^ o 3“ ⑹ dM , dM dd , dx= dx dx dd dx ⑺ X y) w I JM , ax dx H — H “ (8) (8) (9)4心? -几) (9) h x(tx-tw)cix = A 6 P g兄 P g兄 「 1/4 4“x(D h = 0.725 P? ,M E) W/(m2 - K) (7-lb) W/(/?2 ? K) (7-2a) 2.层流膜状凝结换热准则关联式 图7?3垂直壁膜状凝结理论解与实验关联式的比较 图7—4层流液膜表面波动 凝结液膜雷诺数RJ dM (10) 润湿周边U = L ,液膜断面积QLY,心=￥_=43。 二 45%P _ 4M P “ h -tw)l = r M Ref =必认) (7-3) (11) G-4) 凝结准则Co Cg -1/3 = NxG严心伽利略准则)。 T] 为无量纲数群 hl gl3 垂肓壁理论無 Co=1.47 Re/I/3 (7-1 c) 水平管理论解 C?)=1.51Re「八 (7-2b) 力= 1.13 1/4 W/(m2 -k) G-5a) Co = 1.76Ref -1/3 G-5b) Kutateladze推荐的准则关联式(7-6)。 Co = R巳 1.08 Re/22-5.2 (7?6) 3?紊流膜状凝结 当 Re f 1800 时 Co = 阻 8750+58 Pr05 (Ret0 75 一 253) (7-7) Y x 亍+仁(1_亍) (12) 4 ?水平管内凝结换热 图7—5水平管内低速蒸气凝结 “ v “ v “ v (7 (7?8) (7-9) Re v 35000 时 “0.555［沁込 〃〃（匚一几）. 3 ,J = +§Cp（C -山） 5.水平管束管外平均表面传热系数 图7-6水平管束凝结液 三、影响膜状凝结的因素尺増强换热的措施 影响因素 （1）.蒸气速度 ⑵.蒸气含不凝气体 ⑶.表面粗糙度 (4).蒸气含油 ⑸.过热蒸气 增强凝结换热的措施 .改变表面几何特征 .有效地排除不凝气体 ⑶.加速凝液的排除 加装中间导流装置 使用离心力、低频振动和 静电吸引等方法加速凝液的排泄。 (4).采用能形成珠状凝结的表面 第二节沸腾换热 当壁温高于液体的饱和温度时，发生沸腾过程。如水在锅炉中的沸腾汽 化，制冷剂在蒸发器中蒸发，都属沸腾换热，为液相转变成气相的换热。 沸腾分为大空间沸腾(或称池沸腾)和有限空间沸腾(或称受迫对流沸 腾、管内沸腾)。而这些又可分为过冷沸腾饱和沸腾。本节主要分析可润 湿壁的液体在大空间的沸腾换热，重在阐明沸腾换热机理尺基本计算。 2-1 大空间沸腾换热 在具有自由液面的液体中热壁面上产生的沸腾称为大空间沸腾。此时产 生的蒸汽泡能自由浮升，穿过自由表面迸入容器空间。研究大空间沸腾换 热的目的是揭示液体沸腾的一般规律。 一、饱和沸腾过程和沸腾曲线  二、泡态沸腾机理 图7—8汽泡上的作用力 图7-9汽泡在核化点上生成 图7J0汽泡在壁上的形状及随p的变化 图7」1大空间沸腾水的g八0八 作功量为 dW = (pv _ pf )clV _ bdA dW=O,即 (Pv - pjdv = adA 对于球形 V = -^R3 , A = 4rrR2 3 ( (Pv-Pj 寻 1\ 近似表达Pv - Pi =(哈Xv ~G)(塔)「饱和曲线上压强随温度的变化率，克劳修斯一克拉贝隆提出了下列计算式TAPrPv)rPv2b 7； 近似表达 Pv - Pi =(哈Xv ~G) (塔)「饱和曲线上压强随温度的变化率，克劳修斯一克拉贝隆提出了下 列计算式 TAPrPv) rPv 2b 7； s(“r) Rm 2a T rp VA/ (4) ⑸ (6) ⑺ 三、大空间泡态沸腾表面传热系数的计算 〃=/W，g(H -几)，b,Cp, “,C\J (8) 1 ?沸腾表面传热系数整理成与沸腾