【正文】 ????山東輕工業(yè)學(xué)院 64 平行于管束流動(dòng) 220044etddd?????????? 22 004324ed t dd??????????正方形直列 正三角形錯(cuò)列 d0 : 管外徑； t : 相鄰管中心距。 增加湍 動(dòng) 程度，提高 傳熱 系 數(shù) 山東輕工業(yè)學(xué)院 66 有相變的傳熱過(guò)程 蒸汽冷凝傳熱： 膜狀冷凝： 冷凝液體能潤(rùn)濕壁面 ， 在壁面上形成一層完整的液膜 。 冷凝液受重力沿壁流下 ，液膜越往下越厚 ， 給熱系數(shù)越小 ， 如果壁面足夠高 ， 下部液膜中冷凝液會(huì)出現(xiàn)湍流流動(dòng) ， 又使給熱系數(shù)增加 。 ???? MSmbSueds44Re ????山東輕工業(yè)學(xué)院 67 滴狀冷凝： 冷凝液不能完全潤(rùn)濕壁面 ， 在壁面上形成小液滴 ，沿壁面落下時(shí) ， 使壁面重新暴露在蒸汽中 。 蒸汽冷凝傳熱： 山東輕工業(yè)學(xué)院 68 液體沸騰傳熱 大容積沸騰： 加熱面浸在有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰 ，液體運(yùn)動(dòng)由自然對(duì)流和汽泡擾動(dòng)引起 。 產(chǎn)生的汽泡不能自由上浮 ， 而是被迫與液體一起流動(dòng) ， 形成汽 液兩相流動(dòng) ， 沿途吸熱 ， 直至全部汽化 。 汽泡生成的條件： 液體過(guò)熱；加熱壁面上存在汽化核心 。 山東輕工業(yè)學(xué)院 69 大容積飽和沸騰曲線(xiàn) 自然對(duì)流沸騰區(qū)： ?t 較小 ， 加熱面只有少量汽化核心形成汽泡 ， 長(zhǎng)大速度慢 ， 主要以自然對(duì)流為主 。 沸騰曲線(xiàn)： 過(guò)熱度 ?t = tw ts 增加 ， 出現(xiàn)沸騰傳熱給熱系數(shù) α與 ?t 的變化關(guān)系 : 常壓水在大容積沸騰為例： 山東輕工業(yè)學(xué)院 70 大容積飽和沸騰曲線(xiàn) 過(guò)渡沸騰區(qū)： ?t增大 ， 汽泡數(shù)目和體積 大大增加 ， 氣泡來(lái)不及上升而相連形成氣膜 ， 將液體隔開(kāi) ， 而氣體導(dǎo)熱系數(shù) ?較小 ， 使 ??， 此階段稱(chēng)為不穩(wěn)定膜狀沸騰 。 ?t再增大 ， tW高 ， 熱輻射影響增大 ， 對(duì)流傳熱系數(shù)增大 。 工業(yè)上一般維持沸騰裝臵在 核狀沸騰 區(qū) 工作。 山東輕工業(yè)學(xué)院 71 （ 1）流體物性 ??或 ??， ??； ??或 ??， ??。 （ 3）操作壓力 提高 P，液體的飽和溫度 ts提高，使????，有利于氣泡形成和脫離壁面，同溫差下 ?增大。新的、潔凈的、粗糙的加熱面， ?大；當(dāng)壁面被油脂玷污后，會(huì)使 ?下降。 山東輕工業(yè)學(xué)院 72 輻射傳熱 (Radiation) 基本概念 輻射傳熱： 輻射傳熱是 不同物體間相互輻射和吸收的綜合結(jié)果 。 山東輕工業(yè)學(xué)院 73 基本概念 根據(jù)能量守恒定律： DRA ???1??? DRA1??? DRAQ QR QA QD 當(dāng)物體發(fā)出的輻射能投射到另一物體表面時(shí) ， 一部分被物體吸收 (QA),一部分被反射 (QR), 一部分透過(guò)物體 (QD)。 山東輕工業(yè)學(xué)院 74 基本概念 黑體 (絕對(duì)黑體 )： 能全部吸收輻射能的物體 ， 即 A=1。 鏡體 (絕對(duì)白體 )： 能全部反射輻射能的物體 ， 即 R=1。 透熱體： 能 全部透過(guò)輻射能的物體 ， 即 D=1。 灰體： 能夠以相等的吸收率吸收所有波長(zhǎng)輻射能的物體 。 山東輕工業(yè)學(xué)院 75 熱輻射的兩個(gè)基本定律 E0 —— 黑體的發(fā)射能力 ， W/m2； C0 —— 黑體的發(fā)射系數(shù) =(m2 在一定溫度下，單位時(shí)間、單位表面積上物體向外發(fā)射的全部 輻射 能 。 C =εC0 — 灰體的發(fā)射系數(shù) 灰體的輻射能力 山東輕工業(yè)學(xué)院 78 C —— 灰體的輻射系數(shù) 灰體的輻射能力 輻射傳熱達(dá)平衡： E1=A1E0 或 E1/A1=E0 0332211 EAEAEAEAE ???? 克?；舴?(Kirchhoff)定律 E1, A1, T1 E0, T2 E1 板 1(灰體 ) 板 2(黑體 ) E0 A1E0 (1A1)E0 T1 T2 4400 100100 ??????????????? TCTACAEE推廣至任意灰體 則 山東輕工業(yè)學(xué)院 79 ?EEAE ??0 A??同一溫度下 ， 灰體的吸收率與其黑度 在數(shù)值上相等 。 灰體的輻射能力 41 0 0041 0 000 ??????????????? TCTACAEE ?山東輕工業(yè)學(xué)院 80 ： 2板輻射和反射的總能量 包括：自己輻射 的和另一板輻射 并被 2板反射的能量 兩固體間的相互輻射 設(shè)：板 1為 T E A1 板 2為 T E A2 T1 T2 : 1板輻射和反射的總能量 包括：自己輻射的和另一板輻射 并被 1板反射的能量 39。2E阿a A A2E1 A1（ 1A2)E1 山東輕工業(yè)學(xué)院 81 A2E1 A1（ 1A2)E1 對(duì)板 1 ： )1( 139。1 AEEE ??? 對(duì)板 2 ： )1( 239。2 AEEE ???山東輕工業(yè)學(xué)院 82 設(shè) 為板 1向板 2輻射的凈能量 則 21?q39。121 EEq ???解之： 2121212139。2 AAAAEAEEE?????21211221212139。121 )()( AAAA EAEEEAEEEEq ?? ?????????兩固體間的相互輻射 2121211221 AAAA EAEAq ?? ???山東輕工業(yè)學(xué)院 83 而 41011 1 0 0 ??????? TCE ?42022 1 0 0 ??????? TCE ?11 A?? 22 A??][ 4)1002(4)1001(12111021 TTCq ???????11121021??????CC])1 0 0()1 0 0[( 42412121 TTCq ?? ??])100()100[( 42412121 TTACQ ?? ??整理得 代入 令 總輻射系數(shù) 則 面積為 A： 山東輕工業(yè)學(xué)院 84 ? 角系數(shù) ?： 表示從一個(gè)物體表面輻射的能量被另一物體表面所攔截的分?jǐn)?shù)。 山東輕工業(yè)學(xué)院 88 ： 不同氣體發(fā)射能力不同： 對(duì)稱(chēng)雙原子 —— 透熱體； 不對(duì)稱(chēng)雙原子和多原子氣體 —— 有大的發(fā)射能力和吸收率 氣體輻射對(duì)波長(zhǎng)具有選擇性： 固體能發(fā)射和吸收全部波長(zhǎng) 范圍的輻射能，氣體只在某波段具有吸收和發(fā)射能力； 氣體發(fā)射和吸收輻射能是在整個(gè)氣體體積內(nèi)進(jìn)行的： 灰體 的輻射和吸收發(fā)生在物體表面。 22004324ed t dd??????????0. 141/ 30. 55 ??????????wPrRedNu e ????正方形直列 正三角形錯(cuò)列 d0: 管外徑； t:相鄰管中心距 . 流動(dòng)方向上的 當(dāng)量直徑 由管排列方式?jīng)Q定： 山東輕工業(yè)學(xué)院 91 換熱器殼程的傳熱 對(duì)于常用的列管式換熱器： (a) 圓盤(pán)形 (b) 分流形 (c) 弓形 (圓缺形 ) (1) 由于殼體是圓筒，管束中各排的管數(shù)不同。 (3) 由于流速和流向的不斷變化， Re＞ 100 即可達(dá)到湍流。 折流擋板分為圓形和圓缺形： 山東輕工業(yè)學(xué)院 92 換熱器殼程的傳熱 殼程流速 u ： 按管間最大流通截 面積 S計(jì)算，即 式中： D —— 換熱器外殼內(nèi)徑 ， m； h—— 兩折流擋板間距 ， m； nc—— 管束中心線(xiàn)上的管數(shù) 。 特征尺寸采用殼程空間的當(dāng)量直徑 。 定性溫度： 取壁溫 tw 和流體平均溫度 tm 的算術(shù)平均值 ? ? nN u C G r P r??加熱面形狀 特征尺寸 (Gr 單管平均給熱系數(shù)可用下式計(jì)算： 式中： α為水平單管的冷凝給熱系數(shù)； km 為管束校正系數(shù) 。 山東輕工業(yè)學(xué)院 95 膜狀冷凝給熱系數(shù) B 方位放臵時(shí)對(duì)角線(xiàn)上管列水平 ， 垂直列數(shù) 管束按三角形排列時(shí)的兩種放臵方位： 413Nm ??41213Nm ???A 方位放臵時(shí)對(duì)角線(xiàn)上管列垂直 ， 垂直列數(shù) A B 山東輕工業(yè)學(xué)院 96 膜狀冷凝給熱系數(shù) 蒸汽在垂直管或板側(cè)的冷凝 膜內(nèi)為層流 ， 則 λ、 ?、 ? — 分別為冷凝液的導(dǎo)熱系數(shù) ， 密度和粘度； r — 冷凝潛熱 ， kJ/kg； ?t — 蒸汽飽和溫度 ts 與壁面 tw 之差 ， ℃ 。 14231 .1 3 rgHt??? ???? ?????定性溫度： 蒸汽冷凝潛熱 r 取飽和溫度 ts 下的值 ， 其余物性 參數(shù)取液膜平均溫度 (ts+tw)/2 下的值 。 山東輕工業(yè)學(xué)院 97 膜狀冷凝給熱系數(shù)的準(zhǔn)數(shù)形式 無(wú)因次冷凝給熱系數(shù) ， α* Re＞ 1800 時(shí) （ Kirkbride式 ） ： HMrbHrmAQt s??? ????132313g Re???????? ????1321323 Reg??????? ?????* 1 31 . 8 7 Re? ??14231 .1 3 grHt??? ???? ?????4/12324/1423244/132 ??????????????????????????????RegMgMrHHrg ?????????????? Re???則當(dāng) Re＜ 1800 時(shí)： 山東輕工業(yè)學(xué)院 98 冷凝傳熱的影響因素 及強(qiáng)化措施 (1) 不凝性氣體 隨可凝性蒸汽的冷凝，不凝性氣體將在液膜外側(cè)形成一層氣膜，蒸汽必須以擴(kuò)散的方式穿過(guò)氣膜到達(dá)液膜進(jìn)行冷凝，熱阻增大， α下降。 (2) 冷凝液膜兩側(cè)的溫差 當(dāng)液膜作層流流動(dòng)時(shí)， ?t=ts－ tW，?t?，則蒸汽冷凝速率加大，液膜增厚 ??,??。所有物質(zhì)的蒸汽中，水蒸氣冷凝傳熱系數(shù)最大，故用水蒸氣為加熱劑， 水為冷卻劑。 山東輕工業(yè)學(xué)院 99 tWts，壁面無(wú)冷凝現(xiàn)象，為無(wú)相變的對(duì)流傳熱 ； tWts，由兩個(gè)串聯(lián)的傳熱過(guò)程組成： 冷卻和冷凝 。 （ 5） 蒸汽的流速和流動(dòng)方向 蒸汽與液膜流向相同，加速液膜流動(dòng)，液膜變薄 ??,??； 流向相反，阻礙液膜流動(dòng)，使液膜變厚 ??,??；但 u??時(shí)，會(huì)吹散液膜， ??。 若水平布管：下部各排管的液膜增厚， α 減小，減小垂直方向的管排數(shù)目，將管束由直列改為錯(cuò)列。過(guò)熱度 tv ts， 貼壁處具有最大過(guò)熱度 tw ts， 液體的過(guò)熱度是新相 —— 小氣泡生成的必要條件 。 過(guò)熱度增大 ， 氣化核心數(shù)增多 。 因金屬熱阻很小 ， 可忽略間壁溫度的差異 。 假設(shè)壁溫時(shí)應(yīng)作粗略估計(jì) ， 溫差與熱阻成正比 ， 即壁溫接近給熱系數(shù)較大一側(cè)流體的溫度