第七章 相变对流换热传热学ppt课件.ppt

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1、《传热学》电子课件上海电力学院能源与环境工程学院工程热物理学科第7章相变对流传热§7.2膜状凝结分析解及计算关联式§7.3膜状凝结的影响因素及其传热强化§7.4沸腾传热的模式§7.5大容器沸腾传热的实验关联式§7.1凝结传热的模式§7.6沸腾传热的影响因素及其强化第7章相变对流传热相变换热的特点：凝结换热、沸腾换热两种相变换热：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，因此，目前工程上也只能助于经验公式和实验关联式。一、膜状凝结§7.1凝结传热的模式凝结液能与固体湿润，则在凝结液在固

2、体壁面上形成一层薄膜。g由于凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因此，液膜厚度直接影响了热量传递。凝结液不能与固体湿润，则在凝结液在固体壁面上形成许多小液珠。二、珠状凝结此时壁面的部分表面与蒸汽直接接触，因此，换热速率远大于膜状凝结（可能大几倍，甚至一个数量级）g三、两种凝结形式的比较§7.1凝结传热的模式产生原因不同（液体与壁面浸润化）。换热强度不同。牛顿冷却公式均适用。可以采取一定方式产生珠状凝结，但不持久，故工业应用中多为膜状凝结。一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解§7.2膜状凝结分析解及计算关联

3、式1、对实际问题的若干简化假定1）常物性2）蒸气静止3）液膜的惯性力忽略4）气液界面上无温差，即液膜温度等于饱和温度5）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热6）液膜的过冷度忽略7）忽略蒸汽密度8）液膜表面平整无波动§7.2膜状凝结分析解及计算关联式由于凝结液膜的流动和换热符合边界层的薄层性质，故液膜内凝结液满足边界层方程，以竖壁的膜状凝结为例，gt(y)u(y)热边界层速度边界层x2.方程的简化一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解§7.2膜状凝结分析解及计算关联式3）液膜的惯性力忽略2）蒸气静止7）忽

4、略蒸汽密度5）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解2.方程的简化§7.2膜状凝结分析解及计算关联式3.方程的求解边界条件：控制方程：一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解§7.2膜状凝结分析解及计算关联式3.方程的求解一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解l处质量流量:dx段的质量增量:dx段凝结释放的热量:§7.2膜状凝结分析解及计算关联式3.方程的求解液膜厚度：局部对流换热系数一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解dx段凝结释放的热量:§7.2膜状凝结分析解及计算关联式4.竖壁的

5、平均对流换热系数局部对流换热系数：整个竖壁的平均对流换热系数定性温度：r按ts确定。（1）分析解一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解§7.2膜状凝结分析解及计算关联式3.竖壁的平均对流换热系数（2）分析解的修正实验表明，由于液膜表面波动，凝结换热得到强化，因此，实验值比上述得理论值高20％左右修正后：对于倾斜壁，则用gsin代替以上各式中的g即可。一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解§7.2膜状凝结分析解及计算关联式4.竖壁分析解结论的推广（1）水平圆管表面上的层流膜状理解（2）水平圆管表面上的层流膜状

6、理解定性温度：r按ts确定。一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解§7.2膜状凝结分析解及计算关联式5.竖管与横管的比较在l/d=50时，横管的平均表面传热系数是竖管的2倍，故，冷凝器通常都采用横管的布置方案。一、努塞尔蒸气层流膜状凝结分析解二、凝结液膜层内的流态§7.2膜状凝结分析解及计算关联式凝结液膜内的流动也分层流和湍流，其判断依据仍然为Re。无波动层流有波动层流湍流以竖壁的膜状凝结为例，离开液膜起始处为x＝l处的膜层雷诺数为：式中：ul：x=l处液膜层的平均流速；de：该截面处液膜层的当量直径。

7、1.流态的判别依据层流湍流二、凝结液膜层内的流态§7.2膜状凝结分析解及计算关联式2.Re的计算x=l处宽度为1m的截面上凝结液的质量流量考虑换热量，代入得，对水平管，用πr代替上式中的l即可。三、湍流膜状凝结换热§7.2膜状凝结分析解及计算关联式对于Re>1600的湍流液膜，除了靠近壁面的层流底层仍依靠导热来传递热量外，层流底层之外以湍流传递为主，换热大为增强。对于底部已达到湍流状态的竖壁凝结换热，其沿整个壁面的平均表面传热系数计算式为：式中：hl为层流段的传热系数；ht为湍流段的传热系数；xc

8、为层流转变为湍流时转折点的高度l为竖壁的总高度三、湍流膜状凝结换热§7.2膜状凝结分析解及计算关联式按上述原则，整理的用于计算竖壁面的实验关联式，式中：其余物理量的定性温度均为ts用壁温tw计算，一、不凝结气体§7.3膜状凝结的影响因素及其传热强化以上的分析都是在一些比较理想条件下的饱和蒸汽膜状凝结。工程实际中所发生的膜状凝结过程往往比较复杂，受各种因素的影响。对凝结换热产生十分有害的影响。如：水蒸气中质量含量占1%的空气能使表面换热系数降低60%。产生有害影响的原因①不凝结气体层