传热学凝结核沸腾传热VIP专享VIP免费

第六章第六章凝结和沸腾传热凝结和沸腾传热第六章第六章凝结和沸腾传热凝结和沸腾传热（1）重点内容：①凝结与沸腾传热机理及其特点；②膜状凝结传热分析解及实验关联式；③大容器饱和核态沸腾及临界热流密度。（2）掌握内容：掌握影响凝结与沸腾传热的因素。（3）了解内容：了解强化凝结与沸腾传热的措施及发展现状、动态。蒸汽遇冷凝结，液体受热沸腾属对流传热。其特点是：伴随有相变的对流换热。工程中广泛应用的是：冷凝器及蒸发器、再沸器、水冷壁等。6-1凝结传热现象凝结传热实例•锅炉中的水冷壁•寒冷冬天窗户上的冰花•许多其他的工业应用过程凝结传热的关键点•凝结可能以不同的形式发生，膜状凝结和珠状凝结•冷凝物相当于增加了热量进一步传递的热阻•层流和湍流膜状凝结传热的实验关联式•影响膜状凝结传热的因素•会分析竖壁和横管的传热过程，及Nusselt膜状凝结理论一、凝结传热现象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，称凝结传热现象。有两种凝结形式。二、凝结传热的分类根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种(1)膜状凝结定义：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。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。gwstt(2)珠状凝结定义：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。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。所以，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。gswtt6-2膜状凝结分析解及关联式一、纯净蒸汽层流膜状凝结分析解假定：1）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根据以上9个假设从边界层微分方程组推出努塞尔的简化方程组，从而保持对流换热理论的统一性。同样的，凝结液膜的流动和换热符合边界层的薄层性质。以竖壁的膜状凝结为例：x坐标为重力方向，如图所示。在稳态情况下，凝结液膜流动的微分方程组为：2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll下脚标l表示液相考虑假定（3）液膜的惯性力忽略2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll0)(yuvxuul考虑假定（7）忽略蒸汽密度0dxdp0ytvxtu002222ytayuglll只有u和t两个未知量，于是，上面得方程组化简为：考虑假定（5）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热边界条件：swttyuyttuy,0dd0,0时，时，1/4llsw2l4(tt)xgr求解上面方程可得：(1)液膜厚度定性温度：2wsmttt注意：r按ts确定(2)局部表面传热系数1/423llxlswgrh4(tt)xsw(tttC)整个竖壁的平均表面传热系数1/423lllVx0lswgr1hhdx0.943ll(tt)定性温度：2wsmttt注意：r按ts确定(3)修正：实验表明，由于液膜表面波动，凝结换热得到强化，因此，实验值比上述得理论值高20％左右1/423llVlswgrh1.13l(tt)修正后：（4）当是水平圆管及球表面上的层流膜状凝结时，其平均表面传热系数为：1/423llHlswgrh0.729d(tt)1/423llSlswgrh0.826d(tt)水平管：球：横管与竖管的对流换热系数之比：4177.0dlhhVH二、膜层中凝结液的流动状态20Re1600Rec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时Re，elduRe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。ecd4A/P4b/b4lml4u4qReswmlh(tt)lrqsw4hl(tt)Rerrl对水平管，...