凝結(jié)與沸騰換熱學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1凝結(jié)與沸騰換熱凝結(jié)與沸騰換熱第一頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。2第五章我們分析了無相變的對流換熱，包括強(qiáng)制對流第五章我們分析了無相變的對流換熱，包括強(qiáng)制對流換熱和自然對流換熱換熱和自然對流換熱下面我們即將遇到的是有相變的對流換熱，也稱之為下面我們即將遇到的是有相變的對流換熱，也稱之為相變相變換熱換熱，目前涉及的是，目前涉及的是凝結(jié)凝結(jié)換熱和換熱和沸騰沸騰換熱兩種。換熱兩種。相變換熱的相變換熱的特點(diǎn)特點(diǎn)：由于有潛熱釋放和相變過程的復(fù)雜性：由于有潛熱釋放和相變過程的復(fù)雜性，比單相對流換熱更復(fù)雜，因此，目前，工程上也只能助，比單相對流換熱更復(fù)雜，因此，目前，工程上也只能助于經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)

2、關(guān)聯(lián)式。于經(jīng)驗(yàn)公式和實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式。第1頁/共37頁第二頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。36-1 6-1 凝結(jié)換熱凝結(jié)換熱凝結(jié)換熱的關(guān)鍵點(diǎn)凝結(jié)換熱的關(guān)鍵點(diǎn)凝結(jié)可能以不同的形式發(fā)生，膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)凝結(jié)可能以不同的形式發(fā)生，膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)冷凝物相當(dāng)于增加了熱量進(jìn)一步傳遞的熱阻冷凝物相當(dāng)于增加了熱量進(jìn)一步傳遞的熱阻層流和湍流膜狀凝結(jié)換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式層流和湍流膜狀凝結(jié)換熱的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式影響膜狀凝結(jié)換熱的因素影響膜狀凝結(jié)換熱的因素會分析豎壁和橫管的換熱過程，及會分析豎壁和橫管的換熱過程，及NusseltNusselt膜狀凝結(jié)理論膜狀凝結(jié)理論凝結(jié)換熱實(shí)例凝結(jié)換熱實(shí)例 鍋爐中的水冷壁鍋爐中的水冷壁 寒冷

3、冬天窗戶上的冰花寒冷冬天窗戶上的冰花 許多其他的工業(yè)應(yīng)用過程許多其他的工業(yè)應(yīng)用過程第2頁/共37頁第三頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。4凝結(jié)換熱中的重要參數(shù)凝結(jié)換熱中的重要參數(shù) 蒸汽的飽和溫度與壁面溫度之差（蒸汽的飽和溫度與壁面溫度之差（t ts s - t- tw w） 汽化潛熱汽化潛熱 r r 特征尺度特征尺度 其他標(biāo)準(zhǔn)的熱物理性質(zhì)，如動力粘度、導(dǎo)熱系其他標(biāo)準(zhǔn)的熱物理性質(zhì)，如動力粘度、導(dǎo)熱系 數(shù)、比熱容等數(shù)、比熱容等第3頁/共37頁第四頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。51 凝結(jié)過程凝結(jié)過程 膜狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)沿整個壁面形成一層薄膜，并且在重力的作用沿整個壁面形成一層薄膜，并且在重力的作用

4、下流動，凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過液膜，下流動，凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。珠狀凝結(jié)珠狀凝結(jié)當(dāng)凝結(jié)液體不能很好的浸潤壁面時，則在壁面當(dāng)凝結(jié)液體不能很好的浸潤壁面時，則在壁面上形成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸上形成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)汽直接接觸，因此，換熱速率遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)（可能大幾倍，甚至一個數(shù)量級）（可能大幾倍，甚至一個數(shù)量級）gswttgswtt第4頁/共37頁第五頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。6雖然珠狀凝結(jié)換熱遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)，但可惜的是，珠狀凝結(jié)很難雖然

5、珠狀凝結(jié)換熱遠(yuǎn)大于膜狀凝結(jié)，但可惜的是，珠狀凝結(jié)很難保持，因此，大多數(shù)工程中遇到的凝結(jié)換熱大多屬于膜狀凝結(jié)，保持，因此，大多數(shù)工程中遇到的凝結(jié)換熱大多屬于膜狀凝結(jié)，因此，教材中只簡單介紹了膜狀凝結(jié)因此，教材中只簡單介紹了膜狀凝結(jié)2 2 純凈飽和蒸汽層流膜狀凝結(jié)換熱的分析純凈飽和蒸汽層流膜狀凝結(jié)換熱的分析1916年，年，Nusselt提出的簡單膜狀凝結(jié)換熱分析是近代膜狀凝結(jié)理論提出的簡單膜狀凝結(jié)換熱分析是近代膜狀凝結(jié)理論和傳熱分析的基礎(chǔ)。自和傳熱分析的基礎(chǔ)。自1916年以來，各種修正或發(fā)展都是針對年以來，各種修正或發(fā)展都是針對Nusselt分析的限制性假設(shè)而進(jìn)行了，并形成了各種實(shí)用的計(jì)算分析的限

6、制性假設(shè)而進(jìn)行了，并形成了各種實(shí)用的計(jì)算方法。所以，我們首先得了解方法。所以，我們首先得了解Nusselt對純凈飽和蒸汽膜狀凝結(jié)換對純凈飽和蒸汽膜狀凝結(jié)換熱的分析。熱的分析。假定假定：1）常物性；）常物性；2）蒸氣靜止；）蒸氣靜止；3）液膜的慣性力忽略；）液膜的慣性力忽略；4）氣液界面上無溫差，即液膜溫度等于飽和溫度；）氣液界面上無溫差，即液膜溫度等于飽和溫度；5）膜內(nèi)）膜內(nèi)溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱；溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱；6）液膜的過冷度忽略；）液膜的過冷度忽略； 7）忽略蒸汽密度；）忽略蒸汽密度；8）液膜表面平整無波動）液膜表面平整無波動第5頁/共37頁第六頁，編輯于星期

7、一：十五點(diǎn) 五十分。7g)(xm t(y)u(y)Thermal boundary layersVelocity boundary layersswtt 微元控制體邊界層微分方程組：邊界層微分方程組：2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll下腳標(biāo)下腳標(biāo) l 表示液相表示液相x第6頁/共37頁第七頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。8考慮（考慮（3）液膜的慣性力忽略）液膜的慣性力忽略 2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll0)(yuvxuul考慮（考慮（5 5） 膜內(nèi)溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱膜內(nèi)溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只

8、有導(dǎo)熱 考慮（考慮（7 7）忽）忽略蒸汽密度略蒸汽密度0dxdp0ytvxtu002222ytayuglll只有只有u u 和和 t t 兩個未知量，于是兩個未知量，于是，上面得方程組化簡為：，上面得方程組化簡為：第7頁/共37頁第八頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。9邊界條件：邊界條件：swttyuyttuy ,0dd 0, 0時，時，1/ 4llsw2l4(tt )xgr 求解上面方程可得：求解上面方程可得：(1) (1) 液膜厚度液膜厚度定性溫度：定性溫度：2wsmttt注意：注意：r r 按按 t ts s 確定確定第8頁/共37頁第九頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。10(2) (2

9、) 局部對流換熱系數(shù)局部對流換熱系數(shù)1 / 423llxlswgrh4( tt)x sw( tttC )整個豎壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)整個豎壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1 / 423lllVx0lswgr1hh dx0.943ll( tt) (3) (3) 修正：實(shí)驗(yàn)表明，由于液膜表面波動，凝結(jié)換熱得到強(qiáng)修正：實(shí)驗(yàn)表明，由于液膜表面波動，凝結(jié)換熱得到強(qiáng) 化，因此，實(shí)驗(yàn)值比上述得理論值高化，因此，實(shí)驗(yàn)值比上述得理論值高2020左右左右1/ 423llVlswgrh1.13l(tt ) 修正后：修正后：定性溫度：定性溫度：2wsmttt注意：注意：r 按按 ts 確定確定第9頁/共37頁第十頁，編輯于星期一：

10、十五點(diǎn) 五十分。111)(wspttcrJa時，慣性力項(xiàng)和液膜過冷度時，慣性力項(xiàng)和液膜過冷度的影響均可忽略。的影響均可忽略。對于傾斜壁，則用對于傾斜壁，則用 gsingsin 代替以上各式中的代替以上各式中的 g g 即可即可另外，除了對波動的修正外，其他假設(shè)也有人做了相關(guān)另外，除了對波動的修正外，其他假設(shè)也有人做了相關(guān)的的研究，如當(dāng)研究，如當(dāng) 并且，并且，1Pr (4) (4) 水平圓管水平圓管努塞爾的理論分析可推廣到水平圓管及球表面上的層流膜狀凝結(jié)努塞爾的理論分析可推廣到水平圓管及球表面上的層流膜狀凝結(jié)1/ 423llHlswgrh0.729d(tt ) 1/ 423llSlswgrh0.

11、826d(tt ) 式中：下標(biāo)式中：下標(biāo)“ “ H ”H ”表示水平管，表示水平管，“ “ S ”S ”表示球表示球; d ; d 為水為水 平管或球的直徑。平管或球的直徑。定性溫度與前面的公式相同定性溫度與前面的公式相同第10頁/共37頁第十一頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。12橫管與豎管的對流換熱系數(shù)之比：橫管與豎管的對流換熱系數(shù)之比：4177.0dlhhVgHg3 3 邊界層內(nèi)的流態(tài)邊界層內(nèi)的流態(tài)20Re 1600Rec無波動層流無波動層流有波動層流有波動層流湍流湍流凝結(jié)液體流動也分層流和湍流，并且凝結(jié)液體流動也分層流和湍流，并且其判斷依據(jù)仍然時其判斷依據(jù)仍然時ReRe，elduRe式

12、中：式中： u ul l 為為 x = lx = l 處液膜層的平均流速；處液膜層的平均流速；de de 為該截面處液膜層的當(dāng)量直徑。為該截面處液膜層的當(dāng)量直徑。第11頁/共37頁第十二頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。13ecd4A / P4b/ b4lml4u4qReswmlh(tt )lrqsw4hl( tt)Rerrl并且橫管一般都處于層流狀態(tài)并且橫管一般都處于層流狀態(tài)第12頁/共37頁第十三頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。144 4 湍流膜狀凝結(jié)換熱湍流膜狀凝結(jié)換熱液膜從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)可定為液膜從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)可定為1600。橫管因直徑。橫管因直徑較小，實(shí)踐

13、上均在層流范圍。較小，實(shí)踐上均在層流范圍。對湍流液膜，除了靠近壁面的層流底層仍依靠導(dǎo)熱來傳遞熱量外對湍流液膜，除了靠近壁面的層流底層仍依靠導(dǎo)熱來傳遞熱量外，層流底層之外以湍流傳遞為主，換熱大為增強(qiáng)，層流底層之外以湍流傳遞為主，換熱大為增強(qiáng)對對豎壁的湍流凝結(jié)換熱豎壁的湍流凝結(jié)換熱，其沿整個壁面的，其沿整個壁面的平均表面?zhèn)鳠嵯灯骄砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)數(shù)計(jì)算式為：計(jì)算式為：ccltxxhhh1ll式中：式中：hl 為層流段的傳熱系數(shù)；為層流段的傳熱系數(shù)； ht 為湍流段的傳熱系數(shù)；為湍流段的傳熱系數(shù)； xc 為層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r轉(zhuǎn)折點(diǎn)的高度為層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r轉(zhuǎn)折點(diǎn)的高度 l 為豎壁的總高度為豎壁的總高度第13

14、頁/共37頁第十四頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。151 / 31 / 41 / 23 / 4wssReNuGaPr58 Pr(Re253 )9200Pr利用上面思想，整理的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：利用上面思想，整理的實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：式中：式中： 。除。除 用壁溫用壁溫 計(jì)算外，其余物理量的定性溫度均為計(jì)算外，其余物理量的定性溫度均為N uhl /;32Gagl/wPrwtst。第14頁/共37頁第十五頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。16ht 。2. 2. 蒸氣流速蒸氣流速 流速較高時，蒸氣流對液膜表面產(chǎn)生模型的粘滯應(yīng)力。流速較高時，蒸氣流對液膜表面產(chǎn)生模型的粘滯應(yīng)力。 如果蒸氣流動與液膜向下的流動同向時

15、，使液膜拉薄，如果蒸氣流動與液膜向下的流動同向時，使液膜拉薄， 增大；反之使增大；反之使 減小。減小。h第15頁/共37頁第十六頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。17rpswrr0.68c ( tt) 3. 3. 過熱蒸氣過熱蒸氣 要考慮過熱蒸氣與飽和液的焓差。要考慮過熱蒸氣與飽和液的焓差。第16頁/共37頁第十七頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。18第17頁/共37頁第十八頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。19第18頁/共37頁第十九頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。206-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象 蒸汽鍋爐蒸汽鍋爐 做飯做飯 許多其它的工業(yè)過程許多其它的工業(yè)過程1 生活中的例子生活中的

16、例子定義定義：a 沸騰：沸騰：工質(zhì)內(nèi)部形成大量氣泡并由液態(tài)轉(zhuǎn)換到氣態(tài)的一工質(zhì)內(nèi)部形成大量氣泡并由液態(tài)轉(zhuǎn)換到氣態(tài)的一種劇烈的汽化過程種劇烈的汽化過程 b 沸騰換熱：沸騰換熱：指工質(zhì)通過氣泡運(yùn)動帶走熱量，并使其冷卻指工質(zhì)通過氣泡運(yùn)動帶走熱量，并使其冷卻的一種傳熱方式的一種傳熱方式3 分類分類沸騰的分類很多，書中僅介紹了常見的大容器沸騰沸騰的分類很多，書中僅介紹了常見的大容器沸騰(池內(nèi)池內(nèi)沸騰沸騰)和強(qiáng)制對流沸騰，每種又分為過冷沸和強(qiáng)制對流沸騰，每種又分為過冷沸騰和飽和沸騰。騰和飽和沸騰。第19頁/共37頁第二十頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。21a 大容器沸騰大容器沸騰(池內(nèi)沸騰池內(nèi)沸騰)：加熱

17、壁面沉浸在具有自由表面的液體加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰；中所發(fā)生的沸騰；b 強(qiáng)制對流沸騰：強(qiáng)制對流沸騰強(qiáng)制對流沸騰：強(qiáng)制對流沸騰加熱表面加熱表面Heated SurfaceLiquidflowBubble flowSlug flowAnnular flowMist flow第20頁/共37頁第二十一頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。224 汽泡動力學(xué)簡介汽泡動力學(xué)簡介 (1) 汽泡的成長過程汽泡的成長過程 實(shí)驗(yàn)表明，通常情況下，沸騰時汽泡只發(fā)生在加熱面的實(shí)驗(yàn)表明，通常情況下，沸騰時汽泡只發(fā)生在加熱面的某些點(diǎn)，而不是整個加熱面上，這些產(chǎn)生氣泡的點(diǎn)被稱某些點(diǎn)，而不是整個加熱面上

18、，這些產(chǎn)生氣泡的點(diǎn)被稱為為汽化核心汽化核心，較普遍的看法認(rèn)為，壁面上的凹穴和裂縫較普遍的看法認(rèn)為，壁面上的凹穴和裂縫易殘留氣體，是最好的汽化核心，如圖所示。易殘留氣體，是最好的汽化核心，如圖所示。c 過冷沸騰：過冷沸騰：指液體主流尚未達(dá)到飽和溫度，即處于過冷狀態(tài)，而指液體主流尚未達(dá)到飽和溫度，即處于過冷狀態(tài)，而壁面上開始產(chǎn)生氣泡，稱之為過冷沸騰壁面上開始產(chǎn)生氣泡，稱之為過冷沸騰d 飽和沸騰：飽和沸騰：液體主體溫度達(dá)到飽和溫度，而壁面溫度高于飽和液體主體溫度達(dá)到飽和溫度，而壁面溫度高于飽和溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰我們這本書僅介紹我們這本書僅介紹大容器大容器

19、的的飽和沸騰飽和沸騰第21頁/共37頁第二十二頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。23(2) 汽泡的存在條件汽泡的存在條件 汽泡半徑汽泡半徑R必須滿足下列條件才能存活必須滿足下列條件才能存活(克拉貝龍方程克拉貝龍方程)(2minswvsttrTRR式中：式中： 表面張力，表面張力，N/m；r 汽化潛熱，汽化潛熱，J/kg v 蒸汽密度，蒸汽密度，kg/m3；tw 壁面溫度，壁面溫度， C ts 對應(yīng)壓力下的飽和溫度，對應(yīng)壓力下的飽和溫度， C可見，可見， (tw ts ) , Rmin 同一加熱面上，稱為汽化核同一加熱面上，稱為汽化核心的凹穴數(shù)量增加心的凹穴數(shù)量增加 汽化核心數(shù)增加汽化核心數(shù)增加

20、 換熱增強(qiáng)換熱增強(qiáng)第22頁/共37頁第二十三頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。245 大容器飽和沸騰曲線：大容器飽和沸騰曲線：表征了大容器飽和沸騰的全部過程，共包表征了大容器飽和沸騰的全部過程，共包括括4個換熱規(guī)律不同的階段：個換熱規(guī)律不同的階段：自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰和和穩(wěn)定膜態(tài)沸穩(wěn)定膜態(tài)沸騰騰，如圖所示：如圖所示：qmaxqmin第23頁/共37頁第二十四頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。25幾點(diǎn)說明：幾點(diǎn)說明：（1）上述熱流密度的峰值）上述熱流密度的峰值qmax 有重大意義，稱為臨界熱流密有重大意義，稱為臨界熱流密度，亦稱燒毀點(diǎn)。一般用核態(tài)沸騰轉(zhuǎn)折點(diǎn)度，

21、亦稱燒毀點(diǎn)。一般用核態(tài)沸騰轉(zhuǎn)折點(diǎn)DNB作為作為監(jiān)視接近監(jiān)視接近qmax的警戒。這一點(diǎn)對熱流密度可控和溫度可控的的警戒。這一點(diǎn)對熱流密度可控和溫度可控的兩種情況都非常重要。兩種情況都非常重要。（2）對穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，因?yàn)闊崃勘仨毚┻^的是熱阻較大的汽）對穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，因?yàn)闊崃勘仨毚┻^的是熱阻較大的汽膜，所以換熱系數(shù)比凝結(jié)小得多。膜，所以換熱系數(shù)比凝結(jié)小得多。第24頁/共37頁第二十五頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。266-5 沸騰換熱計(jì)算式沸騰換熱計(jì)算式沸騰換熱也是對流換熱的一種，因此，牛頓冷卻公式仍然適用，即沸騰換熱也是對流換熱的一種，因此，牛頓冷卻公式仍然適用，即thtthqsw)(但對于沸騰

22、換熱的但對于沸騰換熱的h h卻又許多不同的計(jì)算公式卻又許多不同的計(jì)算公式1 大容器飽和核態(tài)沸騰大容器飽和核態(tài)沸騰 影響核態(tài)沸騰的因素主要是過熱度和汽化核心數(shù)，而汽化核心數(shù)影響核態(tài)沸騰的因素主要是過熱度和汽化核心數(shù)，而汽化核心數(shù)受表面材料、表面狀況、壓力等因素的支配，所以沸騰換熱的情況受表面材料、表面狀況、壓力等因素的支配，所以沸騰換熱的情況液比較復(fù)雜，導(dǎo)致了個計(jì)算公式分歧較大。目前存在兩種計(jì)算是，液比較復(fù)雜，導(dǎo)致了個計(jì)算公式分歧較大。目前存在兩種計(jì)算是，一種是針對某一種液體，另一種是廣泛適用于各種液體的。一種是針對某一種液體，另一種是廣泛適用于各種液體的。第25頁/共37頁第二十六頁，編輯于星

23、期一：十五點(diǎn) 五十分。27為此，書中分別推薦了兩個計(jì)算式為此，書中分別推薦了兩個計(jì)算式（1 1）對于水的大容器飽和核態(tài)沸騰，教材推薦適用米海）對于水的大容器飽和核態(tài)沸騰，教材推薦適用米海 耶夫公式，壓力范圍：耶夫公式，壓力范圍：10105 54 4 10106 6 Pa Pa5 .033.21ptCh)(122. 033. 35 . 01KNmWC按按 thq15. 07 . 02pqCh )(533. 015. 03 . 03 . 02KNmWC第26頁/共37頁第二十七頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。28（2）羅森諾公式）羅森諾公式廣泛適用的強(qiáng)制對流換熱公式廣泛適用的強(qiáng)制對流換熱公式既然

24、沸騰換熱也屬于對流換熱，那么，既然沸騰換熱也屬于對流換熱，那么，st = f ( Re, Pr )也應(yīng)該適用。羅也應(yīng)該適用。羅森諾正是在這種思路下，通過大量實(shí)驗(yàn)得出了如下實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：森諾正是在這種思路下，通過大量實(shí)驗(yàn)得出了如下實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：slwlCStPrRe33. 01式中，式中， r 汽化潛熱；汽化潛熱； Cpl 飽和液體的比定壓熱容飽和液體的比定壓熱容 g 重力加速度重力加速度 l 飽和液體的動力粘度飽和液體的動力粘度 Cwl 取決于加熱表面液體取決于加熱表面液體 組合情況的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)組合情況的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)(表表6) q 沸騰傳熱的熱流密度沸騰傳熱的熱流密度 s 經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，水經(jīng)驗(yàn)指數(shù)，水s =

25、 1,否則，否則，s=1.7tCrNuStplPrRe)(RevllgrqllpllCPr第27頁/共37頁第二十八頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。29上式可以改寫為：上式可以改寫為：321Pr)(slwlplvllrCtCgrq可見，可見， ，因此，盡管有時上述計(jì)算公式得到的，因此，盡管有時上述計(jì)算公式得到的q與實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)值的偏差高達(dá)值的偏差高達(dá) 100，但已知，但已知q計(jì)算計(jì)算 時，則可以將偏差縮小到時，則可以將偏差縮小到 33。這一點(diǎn)在輻射換熱更為明顯。計(jì)算時必須謹(jǐn)慎處理熱流。這一點(diǎn)在輻射換熱更為明顯。計(jì)算時必須謹(jǐn)慎處理熱流密度。密度。3tqt2 大容器沸騰的臨界熱流密度大容器沸騰的臨

26、界熱流密度書中推薦適用如下經(jīng)驗(yàn)公式：書中推薦適用如下經(jīng)驗(yàn)公式：4121max)(24vlvgrq第28頁/共37頁第二十九頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。303 大容器膜態(tài)沸騰的關(guān)聯(lián)式大容器膜態(tài)沸騰的關(guān)聯(lián)式（1）橫管的膜態(tài)沸騰橫管的膜態(tài)沸騰413)()(62.0swvvvlvttdgrh式中，除了式中，除了r 和和 l 的值由飽和溫度的值由飽和溫度 ts 決定外，其余物性均以平均溫度決定外，其余物性均以平均溫度 tm ( twts ) / 2 為定性溫度，特征長度為管子外徑為定性溫度，特征長度為管子外徑d, 如果加熱如果加熱表面為球面，則上式中的系數(shù)表面為球面，則上式中的系數(shù)0.62改為改為

27、0.67第29頁/共37頁第三十頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。31勃洛姆來建議采用如下超越方程來計(jì)算：勃洛姆來建議采用如下超越方程來計(jì)算：343434rchhhswswrTTTTh)(44其中：其中：（2）考慮熱輻射作用）考慮熱輻射作用由于膜態(tài)換熱時，壁面溫度一般較高，因此，有必要考慮熱輻射由于膜態(tài)換熱時，壁面溫度一般較高，因此，有必要考慮熱輻射換熱的影響，它的影響有兩部分，一是直接增加了換熱量，另一換熱的影響，它的影響有兩部分，一是直接增加了換熱量，另一個是增大了汽膜厚度，從而減少了換熱量。因此，必須綜合考慮個是增大了汽膜厚度，從而減少了換熱量。因此，必須綜合考慮熱輻射效應(yīng)。熱輻射效應(yīng)。

28、第30頁/共37頁第三十一頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。326-6 6-6 影響沸騰換熱的因素影響沸騰換熱的因素沸騰換熱是我們學(xué)過的換熱現(xiàn)象中最復(fù)雜的，影響因素也最多，沸騰換熱是我們學(xué)過的換熱現(xiàn)象中最復(fù)雜的，影響因素也最多，由于我們只學(xué)習(xí)了大容器沸騰換熱，因此，影響因素也只針對大由于我們只學(xué)習(xí)了大容器沸騰換熱，因此，影響因素也只針對大容器沸騰換熱。容器沸騰換熱。1 不凝結(jié)氣體不凝結(jié)氣體 對膜狀凝結(jié)換熱的影響？對膜狀凝結(jié)換熱的影響？與膜狀凝結(jié)換熱不同，液體中的不凝結(jié)氣體會使沸騰換熱得到某種與膜狀凝結(jié)換熱不同，液體中的不凝結(jié)氣體會使沸騰換熱得到某種程度的強(qiáng)化程度的強(qiáng)化2 2 過冷度過冷度 只影

29、響過冷沸騰，不影響飽和沸騰，因自然對流換熱時，只影響過冷沸騰，不影響飽和沸騰，因自然對流換熱時， ，因此，過冷會強(qiáng)化換熱。，因此，過冷會強(qiáng)化換熱。nfwtth)(第31頁/共37頁第三十二頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。333 液位高度液位高度 當(dāng)傳熱表面上的液位足夠高當(dāng)傳熱表面上的液位足夠高時，沸騰換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)時，沸騰換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與液位高度無關(guān)。但當(dāng)液位與液位高度無關(guān)。但當(dāng)液位降低到一定值時，表面?zhèn)鳠峤档偷揭欢ㄖ禃r，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)會明顯地隨液系數(shù)會明顯地隨液 位的降低位的降低而升高而升高(臨界液位臨界液位)。圖中介質(zhì)為一個圖中介質(zhì)為一個 大氣壓下的水大氣壓下的水4 重力加速度重力加速

30、度 隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展， 超重力和微重力條件下的超重力和微重力條件下的 傳熱規(guī)律得到蓬勃發(fā)展，傳熱規(guī)律得到蓬勃發(fā)展， 但目前還遠(yuǎn)沒到成熟的地但目前還遠(yuǎn)沒到成熟的地 步，就現(xiàn)有的成果表明：步，就現(xiàn)有的成果表明：第32頁/共37頁第三十三頁，編輯于星期一：十五點(diǎn) 五十分。34 從從0.1 100 9.8 m/s2 的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，g對核態(tài)沸騰換熱規(guī)律沒有影響，對核態(tài)沸騰換熱規(guī)律沒有影響，但對自然對流換熱有影響，由于但對自然對流換熱有影響，由于 因此，因此，g Nu 換熱加強(qiáng)。換熱加強(qiáng)。23tlgGrnCNuPr)(Re5 沸騰表面的結(jié)構(gòu)沸騰表面的結(jié)構(gòu) 沸騰表面上的微笑凹坑最容易產(chǎn)生汽化核心，因此，凹坑多，汽化核沸騰表面上的微笑凹坑最容易產(chǎn)生汽化核心，因此，凹坑多，汽化