傳熱學(xué)重點、題型講解第七章 凝結(jié)與沸騰換熱

1、11 ht07 .doc 第七章第七章 凝結(jié)與沸騰換熱氣態(tài)工質(zhì)在飽和溫度下，由氣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的過程稱為凝結(jié)或冷凝；而液態(tài)工質(zhì)在飽和溫度下以產(chǎn)生氣泡的形式轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程稱為沸騰。 第一節(jié) 凝結(jié)換熱 一、概 述 二、膜狀凝結(jié)換熱 1.層流膜狀凝結(jié)理論解圖7-1 膜狀凝結(jié)換熱膜內(nèi)溫度及速度場 (1) 純蒸氣層流液膜，物性為常量(2) 液膜表面溫度等于（飽和溫度） (3)蒸氣是靜止的(4)液膜很薄且流動速度緩慢(5)凝結(jié)熱以導(dǎo)熱方式通過液膜 (6)忽略液膜的過冷度 (1) = g (2) y = 0, u = 0； y = , (3) (4) y = 0； t = y = ； t = t = + (

2、 - ) (5) kg / s (6) dM = (7) r r = (8) (9) = (7-1a) W /(·K) (7-1b) h = 0.725 W /(·K) (7-2a) 2. 層流膜狀凝結(jié)換熱準則關(guān)聯(lián)式圖7一2 液膜的流動圖7-3 垂直壁膜狀凝結(jié)理論解與實驗關(guān)聯(lián)式的比較圖74 層流液膜表面波動 凝結(jié)液膜雷諾數(shù) = （10）潤濕周邊U = L ，液膜斷面積f = L·，=4。 = = (7-3) (11) = (7-4) 凝結(jié)準則Co Co =為無量綱數(shù)群Co=,(Ga伽利略準則)。 垂直壁理論解 Co=1.47 (7-1c) 水平管理論解 Co=1.

3、51 (7-2b) (7-5a) (7-5b) Kutateladze推薦的準則關(guān)聯(lián)式(7-6)。 (7-6) 3. 紊流膜狀凝結(jié) 當(dāng)>1800時 (7-7) (12) 4.水平管內(nèi)凝結(jié)換熱圖75 水平管內(nèi)低速蒸氣凝結(jié) = <35000時 (7-8) (7-9) 5. 水平管束管外平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)圖76 水平管束凝結(jié)液 三、影響膜狀凝結(jié)的因素及增強換熱的措施 1. 影響因素 (1)蒸氣速度 (2)蒸氣含不凝氣體 (3)表面粗糙度 (4)蒸氣含油 (5)過熱蒸氣 2. 增強凝結(jié)換熱的措施 (1)改變表面幾何特征 (2)有效地排除不凝氣體 (3)加速凝液的排除 加裝中間導(dǎo)流裝置、使用離

4、心力、低頻振動和靜電吸引等方法加速凝液的排泄。 (4)采用能形成珠狀凝結(jié)的表面第二節(jié) 沸 騰 換 熱 當(dāng)壁溫高于液體的飽和溫度時，發(fā)生沸騰過程。如水在鍋爐中的沸騰汽化，制冷劑在蒸發(fā)器中蒸發(fā)，都屬沸騰換熱，為液相轉(zhuǎn)變成氣相的換熱。沸騰分為大空間沸騰（或稱池沸騰）和有限空間沸騰（或稱受迫對流沸騰、管內(nèi)沸騰）。而這些又可分為過冷沸騰及飽和沸騰。本節(jié)主要分析可潤濕壁的液體在大空間的沸騰換熱，重在闡明沸騰換熱機理及基本計算。 21 大空間沸騰換熱 在具有自由液面的液體中熱壁面上產(chǎn)生的沸騰稱為大空間沸騰。此時產(chǎn)生的蒸汽泡能自由浮升，穿過自由表面進入容器空間。 研究大空間沸騰換熱的目的是揭示液體沸騰的一般規(guī)

5、律。 一、飽和沸騰過程和沸騰曲線圖77 大空間沸騰曲線（水,1.013 ） 二、泡態(tài)沸騰機理 圖78 汽泡上的作用力圖7-9 汽泡在核化點上生成圖 7-10汽泡在壁上的形狀 及隨p的變化 圖7-11 大空間沸騰水的、作功量為 dW0，即 對于球形 ， (1) (2) 近似表達 (3) 飽和曲線上壓強隨溫度的變化率，克勞修斯克拉貝隆提出了下列計算式 = (4) = (5) (6) (7) 三、大空間泡態(tài)沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算 （8） 1沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)整理成與沸騰溫差的函數(shù)。如米海耶夫（）推薦水在(140)計算式： ·K) (7-11a) q h ·K) (7-11b) 2羅

6、森瑙（Rohsennow）關(guān)聯(lián)計算式： (7-12)水s1.0；對其他液體s =1.7。 值 表7一1 液體及壁面材料組合情況 水一有劃痕的銅 0.0068水一拋光的銅 0.0128水一化學(xué)浸蝕過的不銹鋼 0.0133水一機械拋光不銹鋼 0.0132水一拋光不銹鋼 0.0060水鉑金0.013 常用制冷劑表面張力(mN/m)值8 表7-2制冷劑溫度范圍 ( 0C ) s0 （mN/m）( C )溫度T(K)時 臨界點 (K)nR12-14811256.52385.011.27R22-1589661.23369.321.23R134a-3010159.69374.181.266 2-2 管內(nèi)沸騰換熱簡述圖7-13 垂直管內(nèi)沸騰圖7-14 水平管內(nèi)沸騰過冷沸騰泡狀流塊狀流環(huán)狀流液膜的對流沸騰單相蒸汽