传热学V4第七章相变对流传热课件.ppt

《传热学V4第七章相变对流传热课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第七章　相变对流传热传热学HeatTransfer相变对流传热凝结传热（气相变液相）沸腾传热（液相变气相）7-1凝结传热的模式相变：物质系统不同相（气液固）之间的转变。相变过程伴随吸热、放热的相变潜热相变传热的特点：由于有潜热释放和相变过程的复杂性，比单相对流换热更复杂。相变对流传热的重点在于确定表面传热系数，然后由牛顿冷却公式计算热流量凝结传热：夏天出空调房间后的眼镜表面膜状凝结沸腾传热：烧开水传热学HeatTransfer7-1凝结传热的模式凝结传热：蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给壁面的过程。凝结传热产生的必要条件：gg膜状凝结珠状凝结凝

2、结模式源于气液界面的接触角θ（图7-1）传热学HeatTransfer凝结传热：蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给壁面的过程。珠状凝结珠状凝结的表面换热系数>>膜状凝结，但是一般无法长久保持。2.55×1055000～250007-1凝结传热的模式传热学HeatTransfer7-2膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解：液体膜层的热阻为主要因素。基本假设：二维、稳态、常物性、层流；蒸汽静止，汽液界面无对液膜的粘滞力；忽略惯性力，液膜的运动仅取决于重力和粘滞力；壁温tw＝const，汽液界面无温差tδ＝ts

3、液膜内部无对流而只有导热，温度分布为线性；忽略液膜的过冷度，即认为液膜仅存在潜热；蒸汽密度<<液体密度；液膜表面平整无波动。传热学HeatTransfer努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解稳态边界层微分方程简化后的常微分方程简化后的速度和温度分布7-2膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结抛物线线性传热学HeatTransfer努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解微元体热平衡导热公式+牛顿冷却公式简化后的速度和温度分布7-2膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结传热学HeatTransfer努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解竖壁倾斜竖壁水平圆管壁

4、球壁特征长度分别为l和d；r由ts确定。其它物性由平均温度确定：为何冷凝器一般多采用水平横管布置？7-2膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结传热学HeatTransfer膜状凝结实验关联式：竖壁（层流）理论分析解在一定的假设条件下获得实验结果修正实验关联式竖壁（湍流）伽利略数Rec<1600Rec>1600竖壁雷诺数竖壁临界雷诺数＝16007-2膜状凝结分析解及实验关联式传热学HeatTransfer膜状凝结实验关联式：理论分析解在一定的假设条件下获得实验结果修正实验关联式水平圆管壁与分析解一致水平圆管壁雷诺数横管一般处于层流范围上述实验关联式仅适用低流速情况

5、：水蒸气<10m/s,氟利昂<0.5m/s7-2膜状凝结分析解及实验关联式传热学HeatTransfer膜状凝结换热的工程计算步骤：膜状凝结换热的形式（竖壁、侧壁、水平单圆管、多圆管、球壁）；判别流态（层流、湍流）；利用对应形式的实验关联式计算平均表面传热系数；利用牛顿冷却公式计算换热量，并计算凝结速率（单位时间内凝结的液膜质量）。注意事项：1.由于Re中包含未知量h，先假定流态进行计算，之后再校核流态；2.一定压力下的饱和水蒸气r和ts由附录10确定，其它物性由平均温度tm查附录9确定。7-2膜状凝结分析解及实验关联式传热学HeatTransfer7-3膜状凝

6、结的影响因素及其传热强化膜状凝结换热的影响因素：不凝结气体：蒸汽流速：过热蒸汽：液膜的过冷度及温度分布的非线性管子排数管内凝结凝结表面的几何形状传热学HeatTransfer膜状凝结换热的强化措施：减薄液膜的厚度基于表面张力减薄液膜厚度（低肋管、锯齿管、微肋管）增加顺液膜流动方向的蒸汽流速水平放置单管或管束加速液膜的排出分段排泄管、沟槽管、离心力、静电引力等减少不凝结气体抽吸、引射等，或者增加蒸气的流速凝结表面实现珠状凝结7-3膜状凝结的影响因素及其传热强化传热学HeatTransfer7-4沸腾传热的模式沸腾：工质内部形成大量气泡并由液态转换到气态的一种剧烈的

7、汽化过程。沸腾换热：液体内部固液界面形成气泡而使热量由固壁传给液体的过程。沸腾换热产生的必要条件：沸腾液体是否整体流动管内强制对流沸腾大容器沸腾沸腾液体主体温度是否达到饱和温度饱和沸腾过冷沸腾YNYN传热学HeatTransfer7-4沸腾传热的模式大容器饱和沸腾曲线0℃<∆t<4℃:单相自然对流区，无汽泡。4℃<∆t<25℃:核态沸腾区。产生汽泡，汽泡间的剧烈扰动使表面换热系数和热流密度急剧增加，强化换热。25℃<∆t<200℃:过渡沸腾区。汽泡的产生速度大于脱离速度，汽泡附着形成汽膜，汽膜的热阻减弱换热效果。200℃<∆t:稳定模态沸腾区。形成稳定汽膜，虽然

8、汽膜的热阻减弱了换热效果