西安交通大学热传学课件：传热学6-1 凝结换热现象概述.ppt

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1、CondensationandBoilingHeatTransfer第六章凝结与沸腾换热1工程应用背景锅炉炉膛中的水冷壁相变换热的特点空调、冰箱中的冷凝器和蒸发器蒸汽发生器有潜热释放影响因素太多热点难点2§6-1凝结换热现象概述一凝结的定义二两种存在形态蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时形成液体的过程。浸润性液体，非浸润性液体。31膜状凝结(filmcondensation)沿整个壁面形成一层薄膜，并且在重力的作用下流动。2珠状凝结(dropwisecondensation)当凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在壁面上形成许多小液珠。gg三两种形式的凝结换热4（3）凝结

2、换热设备的设计依据：膜状凝结。3比较（1）h珠>h膜；（2）珠状凝结很难保持，工程中遇到的凝结换热大多属于膜状凝结；5（3）电子元器件冷却（1）蒸汽压缩制冷循环（2）电厂的凝汽器四膜状凝结换热的应用67AsshownintherightFigure,theremaybeseveralcomplicatingfeaturesassociatedwithfilmcondensation.Thefilmoriginatesatthetopoftheplateandflowsdownwardundertheinfluenceofgravity.Thethicknessand

3、thecondensatemassflowrateincreasewithincreasingxbecauseofcontinuouscondensationattheliquid-vaporinterface,whichisatTs.Thereisthenheattransferfromthisinterfacethroughfilmtothewallsurface,whichismaintainedatTw

4、goneormorenoncondensablegases.Moreover,thereexistsafiniteshearstressattheliquid-vaporinterface,contributingtoavelocitygradientinthevapor,aswellasinthefilm.§6-2层流膜状凝结换热81对实际问题的简化1）常物性；2）饱和蒸汽总体静止；3）液膜流动缓慢；4）汽液界面上无温差；5）膜内温度线性分布；6）液膜的过冷度忽略；7）忽略蒸汽密度；8）液膜表面光滑平整无波动一Nusselt的分析解9边界层微分方程组：10考虑（3

5、）液膜的惯性力忽略考虑（5）膜内温度线性分布，即热量传递方式只有导热考虑（7）忽略蒸汽密度？11↘边界条件：122求解结果(1)速度、温度分布？13(2)液膜厚度质量守恒能量守恒14(3)局部对流换热系数15(4)整个竖壁的平均表面传热系数定性温度：注意：r按ts确定163几点说明努塞尔的理论分析可推广到水平圆管外的层流膜状凝结（1）倾斜平板（2）水平圆管外17（3）假设8似乎没用到？（4）定性温度注意：r按ts确定181比较二垂直管与水平管的比较和实验验证水平管与垂直管的对流换热系数之比：192实验验证（1）水平单管（2）竖表面Nusselt分析解与实验结果吻合

6、很好！考核实验的合理性！201液膜的流态无波动层流有波动层流湍流ul为x=l处液膜层的平均流速；de为该截面处液膜层的当量直径。三湍流膜状凝结21由热平衡222层流向湍流的转捩无波动层流有波动层流湍流（1）（2）表面传热系数的计算（3）水平管一般为层流式（6－22）注意关联式的定性温度231思路层流核算Re四例题Re≤1600结果Re1600层流+湍流xc2要用的公式水平管外竖直表面式（6－22）243例6-1竖直表面（1）水蒸气ts=100Cr（2）定性温度液膜物性（3）选用层流公式（4）核算Re（5）换热量（6）蒸汽凝结量25二.蒸气流速一

7、.不凝结气体§6-3影响膜状凝结的因素增加了传递过程的阻力减小了凝结的驱动力流速较高时，蒸气流对液膜表面产生模型的粘滞应力。26三.过热蒸汽四.液膜过冷度及温度分布的非线性五.管子排数前面推导的横管凝结换热的公式只适用于单根横管。六.管内冷凝27原则：减薄液膜的厚度7.凝结表面的几何形状（1）为什么？（2）强化的原则和措施措施：拉薄或排掉282930