傳熱學(xué)第八章相變換熱

1、11、相變換熱與非相變換熱的對比、相變換熱與非相變換熱的對比2、凝結(jié)換熱現(xiàn)象、凝結(jié)換熱現(xiàn)象3、膜狀凝結(jié)分析解及實驗關(guān)聯(lián)式、膜狀凝結(jié)分析解及實驗關(guān)聯(lián)式4、影響膜狀凝結(jié)的因素、影響膜狀凝結(jié)的因素5、沸騰換熱現(xiàn)象、沸騰換熱現(xiàn)象6、沸騰換熱計算式、沸騰換熱計算式7、影響沸騰換熱的因素、影響沸騰換熱的因素第八章第八章 凝結(jié)與沸騰換熱凝結(jié)與沸騰換熱2換熱形式：換熱形式： 單相單相 相變相變交換熱量：交換熱量： （顯熱（顯熱mc t）（潛熱）（潛熱m ）相對單位質(zhì)量熱容量：相對單位質(zhì)量熱容量： 1 100介質(zhì)流量介質(zhì)流量m 相對表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：相對表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)： 1 10 A 1、相變換熱與非相變換熱的對比：

2、、相變換熱與非相變換熱的對比：2、 凝結(jié)換熱現(xiàn)象凝結(jié)換熱現(xiàn)象蒸汽蒸汽 stt液體液體凝結(jié)凝結(jié)蒸汽蒸汽 swtt壁面上凝結(jié)壁面上凝結(jié)凝結(jié)換熱凝結(jié)換熱3膜狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)凝結(jié)液在壁面上鋪展成膜。凝結(jié)液在壁面上鋪展成膜。 珠狀凝結(jié)珠狀凝結(jié)凝結(jié)液在壁面上凝聚成液珠。凝結(jié)液在壁面上凝聚成液珠。 h珠珠h膜膜(表面改性表面改性) 條件：條件：內(nèi)聚力內(nèi)聚力附著力，不潤濕表面。附著力，不潤濕表面。實驗測量：實驗測量：1個大氣壓下，個大氣壓下，水蒸氣凝結(jié)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)水蒸氣凝結(jié)，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)珠狀凝結(jié)：珠狀凝結(jié)：4 104105；膜狀凝結(jié)：膜狀凝結(jié)： 6 103104 W/(m2K)4純凈蒸汽層流液膜；純凈蒸汽層流

3、液膜；常物性；常物性；蒸汽是靜止的，汽液界面上無對液膜的粘滯應(yīng)力；蒸汽是靜止的，汽液界面上無對液膜的粘滯應(yīng)力；液膜的慣性可以忽略；液膜的慣性可以忽略；汽液界面上無溫差；汽液界面上無溫差；膜內(nèi)溫度分布是線性的，即認(rèn)為液膜內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移膜內(nèi)溫度分布是線性的，即認(rèn)為液膜內(nèi)的熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱而無對流作用；只有導(dǎo)熱而無對流作用；液膜的過冷度可以忽略；液膜的過冷度可以忽略；相對于液體密度，蒸汽密度可忽略不計；相對于液體密度，蒸汽密度可忽略不計；液膜表面平整無波動。液膜表面平整無波動。 3、 膜狀凝結(jié)分析解及實驗關(guān)聯(lián)式膜狀凝結(jié)分析解及實驗關(guān)聯(lián)式（1）努塞爾特假設(shè)：）努塞爾特假設(shè)：5（2）簡化微分方程：）簡化微

4、分方程：022gdyudll動量方程動量方程(重力與粘性力平衡重力與粘性力平衡)022dytd能量方程能量方程(只有導(dǎo)熱只有導(dǎo)熱)邊界條件：邊界條件： y=0 時，時，u=0，t=tw y= 時，時， sttdydu , 06（求解過程可參見教材（求解過程可參見教材P304306）主要計算結(jié)果：主要計算結(jié)果：即：局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)：液膜厚度計算式：4/1234xttghwsllllx4/124lwsllgxtt4/1x4/1 xhx7豎壁層流分析解（膜層豎壁層流分析解（膜層Re單層單層h）對于管內(nèi)冷凝，蒸汽流速和凝液堆積影響換熱效果。對于管內(nèi)冷凝，蒸汽流速和凝液堆積影響換熱效果。凝結(jié)表面的幾何形

5、狀凝結(jié)表面的幾何形狀（減薄液膜、及時排除凝結(jié)液）（減薄液膜、及時排除凝結(jié)液）12沸騰：沸騰：液體表面和內(nèi)部同時發(fā)生氣化的現(xiàn)象。（開水不響）液體表面和內(nèi)部同時發(fā)生氣化的現(xiàn)象。（開水不響）沸騰換熱：沸騰換熱：溫度高于沸點的壁面與液體之間的換熱過程。溫度高于沸點的壁面與液體之間的換熱過程。5、 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象大容器大容器 飽和沸騰飽和沸騰 曲線曲線 液體飽和，壁面溫液體飽和，壁面溫度高于飽和溫度。度高于飽和溫度。液體具有自由表面液體具有自由表面隨著壁面過熱度的增加，依次發(fā)生隨著壁面過熱度的增加，依次發(fā)生核核態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰態(tài)沸騰、過渡沸騰、膜態(tài)沸騰。圖中。圖中核態(tài)沸騰和過渡沸騰交

6、界處的熱流密核態(tài)沸騰和過渡沸騰交界處的熱流密度峰值叫做臨界熱流密度，亦稱度峰值叫做臨界熱流密度，亦稱燒毀燒毀點。點。一般通過控制熱流密度或控制壁一般通過控制熱流密度或控制壁面過熱度避免越過該點，以達(dá)到設(shè)備面過熱度避免越過該點，以達(dá)到設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 13兩滴完全相同的水珠分別落在兩滴完全相同的水珠分別落在120攝氏度和攝氏度和400攝氏度攝氏度的鐵板上，哪一滴先汽化掉？的鐵板上，哪一滴先汽化掉？答：落在答：落在120度的水珠先汽化。因為水珠在度的水珠先汽化。因為水珠在120度鐵板度鐵板的沸騰屬于核態(tài)沸騰，換熱較強(qiáng)，而在的沸騰屬于核態(tài)沸騰，換熱較強(qiáng)，而在400度鐵板的沸度鐵板

7、的沸騰屬于膜態(tài)沸騰，換熱較弱。騰屬于膜態(tài)沸騰，換熱較弱。14汽化核心的分析汽化核心的分析（汽泡的生成條件）（汽泡的生成條件）氣泡內(nèi)外壓差氣泡內(nèi)外壓差=表面張力表面張力lvlvppRRppR222隨著壁溫的升高，壁面過熱度加大，汽化核心的半徑隨著壁溫的升高，壁面過熱度加大，汽化核心的半徑愈來愈小。愈來愈小。15管內(nèi)沸騰管內(nèi)沸騰兩相流兩相流166、 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式1.大容器飽和液體核態(tài)沸騰（參見教材大容器飽和液體核態(tài)沸騰（參見教材P320322）2.大容器飽和沸騰的臨界熱通量（參見教材大容器飽和沸騰的臨界熱通量（參見教材P322323）3.大容器飽和液體膜態(tài)沸騰（參見教材大容器飽和液體膜態(tài)沸騰（參見教材P323）177、 影響沸騰換熱的因素影響沸騰換熱的因素不凝結(jié)氣體（強(qiáng)化沸騰）不凝結(jié)氣體（強(qiáng)化沸騰）過冷度（沸騰初期，流體的主要部分低于飽和過冷度（沸騰初期，流體的主要部分低于飽和溫度，強(qiáng)化了自然對流，換熱有所增強(qiáng)）溫度，強(qiáng)化了自然對流，換熱有所增強(qiáng)）液位高度（低于臨界液位時，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)明液位高度（低于臨界液位時，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)明顯升高）顯升高）重力加速度（對核態(tài)沸騰無影響，但對自然對重力加速度（對核態(tài)沸騰無影響，但對自然對流影響較大）流影響較大）沸騰表面的結(jié)構(gòu)（加工汽化核心）沸騰表面的結(jié)構(gòu)（加工汽化核心）188、 熱管簡介熱管簡介工作原理（有效利用