第六章凝結(jié)與沸騰換熱-預(yù)覽頁(yè)
【正文】 、重點(diǎn)內(nèi)容： ① 凝結(jié)與沸騰換熱機(jī)理及其特點(diǎn)； ② 膜狀凝結(jié)換熱分析解及實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式； ③ 大容器飽和核態(tài)沸騰及臨界熱流密度。 ②蒸汽遇冷凝結(jié)，液體受熱沸騰屬對(duì)流換熱。 61 凝結(jié)換熱現(xiàn)象 凝結(jié)換熱實(shí)例 ?鍋爐中的水冷壁 ?寒冷冬天窗戶(hù)上的冰花 ?許多其他的工業(yè)應(yīng)用過(guò)程 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) ? 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 ? 影響膜狀凝結(jié)換熱的因素 ? 會(huì)分析豎壁和橫管的換熱過(guò)程，及 Nusselt膜狀凝結(jié)理論 1 、凝結(jié)換熱現(xiàn)象 蒸汽與低于飽和溫度的壁面接觸時(shí)，將汽化潛熱釋放給固體壁面，并在壁面上形成凝結(jié)液的過(guò)程，稱(chēng)凝結(jié)換熱現(xiàn)象。 特點(diǎn)： 凝結(jié)放出的潛熱不須穿過(guò)液膜的阻力即可傳到冷卻壁面上。同樣的，凝結(jié)液膜的流動(dòng)和換熱符合邊界層的薄層性質(zhì)。 并且橫管一般都處于層流狀態(tài) 如圖 由熱平衡 所以 3 湍流膜狀凝結(jié)換熱 實(shí)驗(yàn)證明： （ 1 ）膜層雷諾數(shù) Re=1600 時(shí)，液膜由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪? ； （ 2 ）橫管均在層流范圍內(nèi)，因?yàn)楣軓捷^小。除 用壁溫 計(jì)算外，其余物理量的定性溫度均為 N u h l / 。 1. 不凝結(jié)氣體 不凝結(jié)氣體增加了傳遞過(guò)程的阻力 ， 同時(shí)使飽和溫度下 降 ， 減小了凝結(jié)的驅(qū)動(dòng)力 t?。 前面推導(dǎo)的橫管凝結(jié)換熱的公式只適用于單根橫管 。 流速較高 時(shí) ， 形成環(huán)狀流動(dòng) ， 凝結(jié)液均勻分布在管子 四周 ， 中心為蒸氣核 。 64 沸騰換熱現(xiàn)象 沸騰的定義： 沸騰指液體吸熱后在其內(nèi)部產(chǎn)生汽泡的汽化過(guò)程稱(chēng)為沸騰。 特點(diǎn)： 產(chǎn)生的氣泡能自由浮升，穿過(guò)液體自由面進(jìn)入容器空間。 （ 4） 大容器飽和沸騰曲線： 表征了大容器飽和沸騰的全部過(guò)程 ， 共包括 4個(gè)換熱規(guī)律不同的階段： 自然對(duì)流 、 核態(tài)沸騰 、 過(guò)渡沸騰 和 穩(wěn)定膜態(tài)沸騰 ， 如圖所示： qmax qmin 如圖 611 所示，橫坐標(biāo)為壁面過(guò)熱度（對(duì)數(shù)坐標(biāo)）；縱坐標(biāo)為熱流密度（算術(shù)密度）。 t?③ 隨著 的增大， q 增大，當(dāng) 增大到一定值時(shí)， q 增加到最大值 ，汽泡擾動(dòng)劇烈，汽化核心對(duì)換熱起決定作用，則稱(chēng)該段為 核態(tài)沸騰（泡狀沸騰）。該區(qū)段的特點(diǎn)是屬于不穩(wěn)定過(guò)程。 minq t?t? 其特點(diǎn)： （ 1 ）汽膜中的熱量傳遞不僅有導(dǎo)熱，而且有對(duì)流； （ 2 ）輻射熱量隨著 的加大而劇增，使熱流密度大大增加； （ 3 ）在物理上與膜狀凝結(jié)具有共同點(diǎn)：前者熱量必須穿過(guò)熱阻大 的汽膜；后者熱量必須穿過(guò)熱阻相對(duì)較小的液膜。 （ 2） 對(duì)穩(wěn)定膜態(tài)沸騰 ， 因?yàn)闊崃勘仨毚┻^(guò)的是熱阻較大的汽膜 ， 所以換熱系數(shù)比凝結(jié)小得多 。目前存在兩種計(jì)算是： （ 1 ）針對(duì)一種液體的計(jì)算公式； （ 2 ）廣泛適用于各種液體的計(jì)算式； （ 1）適用于水的米海耶夫計(jì)算式 Pa65 104~10 ?在 壓力下大容器飽和沸騰計(jì)算式： ptCh ??)( KNmWC ???按 ? thq ?? 2 pqCh ?)(5 3 KNmWC ???（ 2 ）適用于各種液體的計(jì)算式 : 既然沸騰換熱也屬于對(duì)流換熱，那么， st = f ( Re, Pr )也應(yīng)該適用。因此，必須綜合考慮熱輻射效應(yīng)。 nfw tth )( ?? 3 液位高度 當(dāng)傳熱表面上的液位足夠高時(shí)，沸騰換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與液位高度無(wú)關(guān)。近幾十年來(lái)的強(qiáng)化沸騰換熱的研究主要是增加表面凹
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