熱質(zhì)交換原理與設(shè)備 第3章

1、第3章3.1液體沸騰換熱3.2蒸汽凝結(jié)換熱3.3固-液相變3.4相變熱質(zhì)交換設(shè)備和系統(tǒng)3.1液體沸騰換熱3.1.1沸騰換熱現(xiàn)象3.1.2沸騰換熱量和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算3.1.1沸騰換熱現(xiàn)象1.核態(tài)沸騰汽化核心分析2.強(qiáng)迫對流沸騰2.強(qiáng)迫對流沸騰(1)外部強(qiáng)迫對流沸騰流體沿加熱平板流動時產(chǎn)生的沸騰為外部強(qiáng)迫對流沸騰。(2)內(nèi)部強(qiáng)迫對流沸騰水管鍋爐和制冷系統(tǒng)的管式蒸發(fā)器中的沸騰屬于內(nèi)部強(qiáng)迫對流沸騰。3.1.2沸騰換熱量和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算1.大容器飽和核態(tài)沸騰的計算式2.大容器膜態(tài)沸騰的計算式3.制冷劑在管束外和管內(nèi)沸騰換熱計算式3.2蒸汽凝結(jié)換熱3.2.1凝結(jié)換熱現(xiàn)象3.2.2凝結(jié)換熱量和表面?zhèn)?/p>

2、熱系數(shù)的計算3.2.1凝結(jié)換熱現(xiàn)象圖3-1兩種凝結(jié)形式示意圖3.2.2凝結(jié)換熱量和表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)的計算1.努塞爾分析解2.膜狀凝結(jié)實(shí)驗(yàn)解3.制冷劑的凝結(jié)放熱3.制冷劑的凝結(jié)放熱(1)制冷劑在水平肋管表面上的冷凝根據(jù)肋片的結(jié)構(gòu)，肋管的總外表面積A等于水平部分的面積Ap和垂直面積Av之和。(2)制冷劑在水平管內(nèi)的冷凝當(dāng)氣流速度不大時，管內(nèi)冷凝放熱可按管外冷凝放熱計算。圖3-2肋片結(jié)構(gòu)示意圖圖3-3管內(nèi)凝結(jié)示意圖3.3固-液相變3.3.1相變傳熱3.3.2一維半無限大物體相變傳熱問題的求解25圖3-4半無限大物體凝固過程示意圖3.4相變熱質(zhì)交換設(shè)備和系統(tǒng)3.4.1冷凝器3.4.2蒸發(fā)器3.4.3相變儲

3、能系統(tǒng)8.100的飽和水蒸氣在外徑60mm，高1m，表面溫度為60的豎管表面上凝結(jié)，求凝結(jié)液量?3.4.1冷凝器1.水冷式冷凝器2.空冷式冷凝器3.蒸發(fā)式冷凝器1.水冷式冷凝器(1)立式殼管冷凝器如圖3-5所示為立式殼管冷凝器示意圖。(2)臥式殼管冷凝器如圖3-6所示為臥式殼管冷凝器示意圖。(3)套管式冷凝器如圖3-7所示為套管式冷凝器示意圖。圖3-5立式殼管冷凝器圖3-6臥式殼管冷凝器圖3-7套管式冷凝器圖3-8空冷式冷凝器圖3-9蒸發(fā)式冷凝器3.4.2蒸發(fā)器1.滿液式蒸發(fā)器2.非滿液式蒸發(fā)器3.4.2蒸發(fā)器圖3-10蒸發(fā)器的形式1.滿液式蒸發(fā)器(1)臥式殼管蒸發(fā)器為了降低被冷卻介質(zhì)水或鹽水

4、的溫度，制冷系統(tǒng)中多采用臥式殼管蒸發(fā)器，如圖3-11所示。(2)水箱式蒸發(fā)器如圖3-12所示為立管式冷水箱示意圖。圖3-11臥式殼管蒸發(fā)器圖3-12立管式冷水箱1水箱2管組3液體分離器4集油罐5均壓管6螺旋攪拌器7出水口8溢流口9泄水口10隔板11蓋板12保溫層2.非滿液式蒸發(fā)器(1)干式殼管蒸發(fā)器干式殼管蒸發(fā)器屬于非滿液式，構(gòu)造與殼管式蒸發(fā)器類似，如圖3-13所示。(2)直接蒸發(fā)式空氣冷卻器冷庫中多采用安裝在頂棚下或墻壁面的排管來直接冷卻庫內(nèi)的空氣，排管可以用光管或用片距為812mm的肋片管。圖3-13干式殼管蒸發(fā)器圖3-14直接蒸發(fā)式空氣冷卻器圖3-15分液器示意圖a)離心式分液器b)碰撞

5、式分液器c)降壓式分液器3.4.3相變儲能系統(tǒng)1.相變圍護(hù)結(jié)構(gòu)2.空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)1.相變圍護(hù)結(jié)構(gòu)(1)相變圍護(hù)結(jié)構(gòu)的節(jié)能原理相變圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要包括相變墻體和相變地板。(2)相變材料的種類和性能目前最有前途的用于墻體和地板中的相變儲能材料包括固液相變材料石蠟和固-固相變材料多元醇。(3)相變材料與建筑材料的結(jié)合方式相變材料如何作為組元引入現(xiàn)有建筑結(jié)構(gòu)中是開發(fā)相變節(jié)能建筑結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵問題之一。2.空調(diào)冰蓄冷系統(tǒng)(1)冰蓄冷系統(tǒng)的種類冰蓄冷系統(tǒng)的分類主要是根據(jù)制冰方式來分的。(2)制冰方法靜態(tài)制冰方法有管外制冰、管內(nèi)制冰和密閉容器制冰。(3)靜態(tài)制冰系統(tǒng)(4)動態(tài)制冰系統(tǒng)流動過冷水動態(tài)制冰系統(tǒng)的示意圖如圖3-20所示。復(fù)習(xí)思考題和習(xí)題1.汽化核心形成的條件是什么?2.為什么壁面過熱度越大，沸騰越劇烈?3.為什么不凝結(jié)氣體的存在對沸騰換熱是有利的?4.為什么在換熱表面上造成多孔結(jié)構(gòu)可以強(qiáng)化沸騰換熱?5.為什么不凝結(jié)氣體的存在對凝結(jié)換熱是不利的?6.一臺臥式蒸汽熱水器，黃銅管外徑d=20mm，表面溫度為70，水蒸氣壓力為4.76105Pa，蒸汽為飽和蒸汽，熱水器上垂直列上共有14根管，求凝結(jié)傳熱系數(shù)。7.壓力為1個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的水蒸氣在水平圓管上凝結(jié)，圓管外徑為40