传热学 第七章 相变对流传热ppt课件.ppt

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1、上章回顾单相对流传热的实验关联式内部流动外部流动大空间自然对流相似原理层流&湍流两个阶段两种边界横掠单管外掠管束速度温度分布层流与湍流1第七章相变对流传热主讲人：郭智群2引言蒸汽遇冷凝结、液体受热沸腾是伴随有相变的对流传热。在这两种相变换热过程中，流体都是在饱和温度下放出或者吸收汽化潜热。一般情况下，凝结核沸腾换热的表面传热系数要比单相流体的对流换热高出几倍甚至几十倍。工业应用非常广泛：锅炉炉膛中的水冷壁、冰箱和空调中的冷凝器与蒸发器、热管等。3引言冰箱蒸发器空调蒸发器（室外机）4目录7.1凝结传热的模式7.3膜状凝结的影响因素及其传热强化7.4沸腾传热的模式7.

2、6沸腾传热的影响因素及其强化5凝结传热的模式7.1.1珠状凝结与膜状凝结一、凝结换热过程当蒸汽与低于其相应压力下的饱和温度的壁面接触时，将发生凝结过程。凝结时蒸汽释放出汽化潜热并传递给固体壁。二、分类根据凝结液在表面上的润湿情况，凝结换热可以分为膜状凝结和珠状凝结。6凝结传热的模式1、膜状凝结（filmcondensation）凝结液体能很好地润湿壁面，它在壁面上铺展成膜。2、珠状凝结（dropwisecondensation）凝结液体不能很好地润湿壁面，它在壁面上形成一个个小的液珠。7凝结传热的模式上图显示了在不同的润湿能力下，气液分界面对壁面形成边角（接触角）

3、θ的形状。接触角小则液体润湿能力强，液体会铺展在壁面上。8凝结传热的模式7.1.2凝结换热主要热阻无论是膜状凝结还是珠状凝结，凝结液体都是蒸汽与壁面间的主要热阻。显然，将蒸汽与冷壁面隔开的液体层的面积越大、越厚，热阻越大。蒸汽空间蒸汽空间9凝结传热的模式蒸汽空间在减小凝结热阻方面，珠状凝结相比于膜状凝结有很大的优越性：液珠之间有大量壁面可与蒸汽直接接触；非水平壁面，由于重力作用，成长到一定尺寸的液珠将向下流动，从而扫清沿途液珠。珠状凝结10凝结传热的模式蒸汽空间膜状凝结时，在冷壁面始终存在一层连续的液膜，其厚度沿着重力的方向增加。对于膜状凝结，其表面传热系数为“成

4、千上万”，而珠状凝结则高达几十万。膜状凝结的热阻常常比珠状凝结大一个数量级以上。膜状凝结11凝结传热的模式几乎所有的常用蒸汽在纯净条件下均能在常用工程材料的洁净表面上得到膜状凝结。所以膜状凝结是工程设计的依据；由于珠状凝结的热阻可以忽略不计，因此研究的关键是在常规材料表面上如何长久维持珠状凝结。总结：12目录7.1凝结传热的模式7.3膜状凝结的影响因素及其传热强化7.4沸腾传热的模式7.6沸腾传热的影响因素及其强化13膜状凝结的影响因素及其传热强化7.3.1膜状凝结的影响因素1、不凝结气体蒸汽中含有不可凝结的气体，对凝结传热产生十分有害的影响；因为不凝结气体层的存

5、在增加了传递过程的阻力，使凝结过程削弱。14膜状凝结的影响因素及其传热强化2、管子排数当凝结传热不是发生在单根横管时，排管上的凝结液在下落过程中要产生飞溅及对液膜的冲击扰动。3、管内冷凝蒸汽在压差作用下流经管子内部，同时产生凝结，此时传热情形与蒸汽的流速有很大关系。15膜状凝结的影响因素及其传热强化4、蒸汽流速努赛尔理论分析只适用于流速较低的场合，当其流速高时，蒸汽流速对液膜表面会产生明显的粘滞应力。其影响又随蒸汽流向与重力场同向或异向，流速大小以及是否撕破液膜等不同。5、蒸汽过热度6、液膜过冷度及温度分布的非线性16膜状凝结的影响因素及其传热强化7.3.2膜状凝

6、结的强化原则和技术1、基本原则蒸汽膜状凝结时，热阻取决于通过液膜层的导热。因此，尽量减薄液膜厚度是强化膜状凝结的基本原则。减薄蒸汽凝结时直接粘滞在固体表面上的液膜；及时将传热表面上产生的凝结液排走，使其不再加厚17膜状凝结的影响因素及其传热强化2、强化技术简介（1）减薄液膜厚度的技术；利用表面张力减薄液膜厚度18膜状凝结的影响因素及其传热强化（2）及时排液立式冷凝器在凝液下流的过程中分段排泄，有效控制了液膜厚度；卧式冷凝器泄流板可以使布置在该板上部水平管束上的冷凝液不会聚集到其下其他管束上。19目录7.1凝结传热的模式7.3膜状凝结的影响因素及其传热强化7.4沸腾

7、传热的模式7.6沸腾传热的影响因素及其强化20沸腾传热模式7.4.1大容器饱和沸腾沸腾是指在液体内部以产生气泡的形式进行的气化过程。大容器沸腾:流体的运动是由于温差和气泡的扰动所引起的管内沸腾:需外加压差作用才能维持过冷沸腾：液体主体的温度低于饱和温度饱和沸腾：液体主体的温度达到饱和温度21沸腾传热模式大容器饱和沸腾曲线通过对水在一个大气压（1.013×105Pa）下的大容器饱和沸腾换热过程的实验观察，可以画出图7-14所示的曲线，称为饱和沸腾曲线。横坐标为加热面的过热度；纵坐标为热流密度。22沸腾传热模式（1）自然对流壁面过热度较小（△t<4℃时），壁面上没有气

8、泡产生，传