傳熱學(xué)第八章相變換熱

1、傳熱學(xué)第八章相變換熱1第1頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日換熱形式： 單相 相變交換熱量： （顯熱mct）（潛熱m）相對單位質(zhì)量熱容量： 1 100介質(zhì)流量m相對表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： 1 10 A1、相變換熱與非相變換熱的對比：2、 凝結(jié)換熱現(xiàn)象蒸汽 液體凝結(jié)蒸汽 壁面上凝結(jié)凝結(jié)換熱2第2頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日膜狀凝結(jié)凝結(jié)液在壁面上鋪展成膜。 珠狀凝結(jié)凝結(jié)液在壁面上凝聚成液珠。 h珠h膜(表面改性) 條件：內(nèi)聚力附著力，不潤濕表面。實(shí)驗(yàn)測量：1個大氣壓下，水蒸氣凝結(jié)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)珠狀凝結(jié)：4104105；膜狀凝結(jié)： 6103104 W/(

2、m2K)3第3頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日純凈蒸汽層流液膜；常物性；蒸汽是靜止的，汽液界面上無對液膜的粘滯應(yīng)力；液膜的慣性可以忽略；汽液界面上無溫差；膜內(nèi)溫度分布是線性的，即認(rèn)為液膜內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱而無對流作用；液膜的過冷度可以忽略；相對于液體密度，蒸汽密度可忽略不計(jì)；液膜表面平整無波動。 3、 膜狀凝結(jié)分析解及實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式（1）努塞爾特假設(shè)：4第4頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日（2）簡化微分方程：動量方程(重力與粘性力平衡)能量方程(只有導(dǎo)熱)邊界條件： y=0 時，u=0，t=tw y= 時， 5第5頁，共18頁，2022年，5月

3、20日，21點(diǎn)46分，星期日（求解過程可參見教材P304306）主要計(jì)算結(jié)果：即：局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：液膜厚度計(jì)算式：6第6頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日豎壁層流分析解（膜層Re單層h）對于管內(nèi)冷凝，蒸汽流速和凝液堆積影響換熱效果。凝結(jié)表面的幾何形狀（減薄液膜、及時排除凝結(jié)液）11第11頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日沸騰：液體表面和內(nèi)部同時發(fā)生氣化的現(xiàn)象。（開水不響）沸騰換熱：溫度高于沸點(diǎn)的壁面與液體之間的換熱過程。5、 沸騰換熱現(xiàn)象大容器 飽和沸騰 曲線 液體飽和，壁面溫度高于飽和溫度。液體具有自由表面隨著壁面過熱度的增加，依次發(fā)生核態(tài)沸

4、騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰。圖中核態(tài)沸騰和過渡沸騰交界處的熱流密度峰值叫做臨界熱流密度，亦稱燒毀點(diǎn)。一般通過控制熱流密度或控制壁面過熱度避免越過該點(diǎn)，以達(dá)到設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 12第12頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日兩滴完全相同的水珠分別落在120攝氏度和400攝氏度的鐵板上，哪一滴先汽化掉？答：落在120度的水珠先汽化。因?yàn)樗樵?20度鐵板的沸騰屬于核態(tài)沸騰，換熱較強(qiáng)，而在400度鐵板的沸騰屬于膜態(tài)沸騰，換熱較弱。13第13頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日汽化核心的分析（汽泡的生成條件）氣泡內(nèi)外壓差=表面張力隨著壁溫的升高，壁面過熱度加大

5、，汽化核心的半徑愈來愈小。14第14頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日管內(nèi)沸騰兩相流15第15頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日6、 沸騰換熱計(jì)算式1.大容器飽和液體核態(tài)沸騰（參見教材P320322）2.大容器飽和沸騰的臨界熱通量（參見教材P322323）3.大容器飽和液體膜態(tài)沸騰（參見教材P323）16第16頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日7、 影響沸騰換熱的因素不凝結(jié)氣體（強(qiáng)化沸騰）過冷度（沸騰初期，流體的主要部分低于飽和溫度，強(qiáng)化了自然對流，換熱有所增強(qiáng)）液位高度（低于臨界液位時，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)明顯升高）重力加速度（對核態(tài)沸騰無影響，但對自然對流影響較大）沸騰表面的結(jié)構(gòu)（加工汽化核心）17第17頁，共18頁，2022年，5月20日，21點(diǎn)46分，星期日8、 熱管簡介工作原理（有效利用相變換熱）型式（重