中央空调用管壳式换热器换热原理及高效换热管齿形和制造

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1、中央空调用管壳式换热器换热原理，高效换热管齿形和制造李强2014-10-242.内容提要一、高效换热管定义及概述二、满液式蒸发器和冷凝器换热管的齿形特点三、高效换热管的制造方法0.1热流密度和传热温差关系：问题：沸腾是什么？问题：蒸发器干什么用的？SchneiderElectric-Division-Name–Date30.2沸腾传热参考照片：SchneiderElectric-Division-Name–Date40.3沸腾换热现象沸腾的定义：沸腾指液体吸热后在其内部产生汽泡的汽化过程称为沸腾。沸腾的

2、特点1）液体汽化吸收大量的汽化潜热；2）由于汽泡形成和脱离时带走热量，使加热表面不断受到冷流体的冲刷和强烈的扰动，所以沸腾换热强度远大于无相变的换热。0.4沸腾换热分类：1）大容器沸腾（池内沸腾）；2）强制对流沸腾（管内沸腾）上述每种又分为过冷沸腾和饱和沸腾。产生沸腾的条件：理论分析与实验证明，产生沸腾的条件：1）液体必须过热；2）要有汽化核心SchneiderElectric-Division-Name–Date60.5大容器饱和沸腾曲线（1）大容器沸腾定义：指加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生

3、的沸腾称为大容器沸腾。特点：产生的气泡能自由浮升，穿过液体自由面进入容器空间。（2）饱和沸腾定义：液体主体温度达到饱和温度，壁面温度高于饱和温度所发生的沸腾称为饱和沸腾。特点:随着壁面过热度的增高，出现4个换热规律全然不同的区域。（3）过冷沸腾指液体主体温度低于相应压力下饱和温度，壁面温度大于该饱和温度所发生的沸腾换热，称过冷沸腾。（4）大容器饱和沸腾曲线：表征了大容器饱和沸腾的全部过程，共包括4个换热规律不同的阶段：自然对流、核态沸腾、过渡沸腾和稳定膜态沸腾，如图所示：SchneiderElectri

4、c-Division-Name–Date8qmaxqminSchneiderElectric-Division-Name–Date9如图6-11所示，横坐标为壁面过热度（对数坐标）；纵坐标为热流密度（算术密度）。从曲线变化规律可知：随壁面过热度的增大，区段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ将整个曲线分成四个特定的换热过程，其特性如下：1）单相自然对流段（液面汽化段）壁面过热度小时（图中t4℃）沸腾尚未开始，换热服从单相自然对流规律。SchneiderElectric-Division-Name–Date102）核态沸腾

5、（饱和沸腾）随着t的上升，在加热面的一些特定点上开始出现汽化核心，并随之形成汽泡，该特定点称为起始沸点。其特点是：①开始阶段，汽化核心产生的汽泡互不干扰，称为孤立汽泡区；②随着t的上升，汽化核心增加，生成的汽泡数量增加，汽泡互相影响并合成汽块及汽柱，称为相互影响区。SchneiderElectric-Division-Name–Date11t③随着的增大，q增大，当t增大到一定值时，q增加到最大值，汽泡扰动剧烈，汽化核心对换热起决定作用，则称该段为核态沸腾（泡状沸腾）。其特点：温压小，换热强度大

6、，其终点的热流密度q达最大值。工业设计中应用该段。SchneiderElectric-Division-Name–Date123）过渡沸腾从峰值点进一步提高t，热流密度q减小；当增大到一定值时，热流密度减小到q，min这一阶段称为过渡沸腾。该区段的特点是属于不稳定过程。原因：汽泡的生长速度大于汽泡跃离加热面的速度，使汽泡聚集覆盖在加热面上，形成一层蒸汽膜，而蒸汽排除过程恶化，致使qm下降。SchneiderElectric-Division-Name–Date134）稳定膜态沸腾从qmin开始，随着

7、t的上升，气泡生长速度与跃离速度趋于平衡。此时，在加热面上形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规律地脱离膜层，致使上升t时，热流密度q上升，此阶段称为稳定膜态沸腾。SchneiderElectric-Division-Name–Date14其特点：1.汽膜中的热量传递不仅有导热，而且有对流；2.辐射热量随着的加大而剧增，使热流密度大大增加；3.在物理上与膜状凝结具有共同点：前者热量必须穿过热阻大的汽膜；后者热量必须穿过热阻相对较小的液膜。SchneiderElectric-Division-Name–Da

8、te15说明：（1）上述热流密度的峰值qmax有重大意义，称为临界热流密度，亦称烧毁点。一般用核态沸腾转折点DNB作为监视接近qmax的警戒。这一点对热流密度可控和温度可控的两种情况都非常重要。（2）对稳定膜态沸腾，因为热量必须穿过的是热阻较大的汽膜，所以换热系数比凝结小得多。SchneiderElectric-Division-Name–Date162汽化核心的分析(1)汽泡的成长过程实验表明，通常情况下，沸腾时汽泡只发生在加热面的某些点