傳熱學-第七章

1、第七章第七章 相變對流傳熱相變對流傳熱Boiling and Condensation第六章我們分析了無相變的對流換熱，包括強制對第六章我們分析了無相變的對流換熱，包括強制對流換熱和自然對流換熱流換熱和自然對流換熱下面我們即將遇到的是有相變的對流換熱，也稱之為下面我們即將遇到的是有相變的對流換熱，也稱之為相變換熱相變換熱，目前涉及的是，目前涉及的是凝結(jié)凝結(jié)換熱和換熱和沸騰沸騰換熱兩種。換熱兩種。相變換熱的相變換熱的特點特點：由于有潛熱釋放和相變過程的復：由于有潛熱釋放和相變過程的復雜性，比單相對流換熱更復雜，因此，目前，工程雜性，比單相對流換熱更復雜，因此，目前，工程上也只能助于經(jīng)驗公式和實驗

2、關(guān)聯(lián)式。上也只能助于經(jīng)驗公式和實驗關(guān)聯(lián)式。7-1 7-1 凝結(jié)換熱凝結(jié)換熱凝結(jié)換熱的凝結(jié)換熱的關(guān)鍵點關(guān)鍵點 凝結(jié)可能以不同的形式發(fā)生，膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)凝結(jié)可能以不同的形式發(fā)生，膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié) 冷凝物相當于增加了熱量進一步傳遞的熱阻冷凝物相當于增加了熱量進一步傳遞的熱阻 層流和湍流膜狀凝結(jié)換熱的實驗關(guān)聯(lián)式層流和湍流膜狀凝結(jié)換熱的實驗關(guān)聯(lián)式 影響膜狀凝結(jié)換熱的因素影響膜狀凝結(jié)換熱的因素 分析豎壁和橫管的換熱過程，及分析豎壁和橫管的換熱過程，及NusseltNusselt膜狀凝結(jié)理論膜狀凝結(jié)理論凝結(jié)換熱：蒸氣與低于該蒸氣所處壓力的飽和溫度的壁面接觸時，凝結(jié)換熱：蒸氣與低于該蒸氣所處壓力的飽和溫

3、度的壁面接觸時，蒸氣在壁面上凝結(jié)，放出潛熱。蒸氣在壁面上凝結(jié)，放出潛熱。凝結(jié)換熱實例凝結(jié)換熱實例 電廠中的的冷凝器（凝氣器）電廠中的的冷凝器（凝氣器） 寒冷冬天窗戶上的冰花寒冷冬天窗戶上的冰花1 凝結(jié)過程凝結(jié)過程 膜狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)沿整個壁面形成一層薄膜，并且在重力沿整個壁面形成一層薄膜，并且在重力的作用下流動，凝結(jié)放出的汽化潛熱必的作用下流動，凝結(jié)放出的汽化潛熱必須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。了熱量傳遞。珠狀凝結(jié)珠狀凝結(jié)當凝結(jié)液體不能很好的浸潤壁面時，則在壁面當凝結(jié)液體不能很好的浸潤壁面時，則在壁面上形成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸上形成

4、許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠大于膜狀凝結(jié)汽直接接觸，因此，換熱速率遠大于膜狀凝結(jié)（可能大幾倍，甚至一個數(shù)量級）（可能大幾倍，甚至一個數(shù)量級）gswttgswtt雖然珠狀凝結(jié)換熱遠大于膜狀凝結(jié)，但可惜的是，珠狀凝雖然珠狀凝結(jié)換熱遠大于膜狀凝結(jié)，但可惜的是，珠狀凝結(jié)很難保持，因此，大多數(shù)工程中遇到的凝結(jié)換熱大多屬結(jié)很難保持，因此，大多數(shù)工程中遇到的凝結(jié)換熱大多屬于膜狀凝結(jié)，因此，教材中只簡單介紹了膜狀凝結(jié)于膜狀凝結(jié)，因此，教材中只簡單介紹了膜狀凝結(jié)2 2 純凈飽和蒸汽純凈飽和蒸汽層流層流膜狀凝結(jié)換熱的分析膜狀凝結(jié)換熱的分析1916年，年，Nusselt提出的簡單膜

5、狀凝結(jié)換熱分析是近代膜狀提出的簡單膜狀凝結(jié)換熱分析是近代膜狀凝結(jié)理論和傳熱分析的基礎(chǔ)。自凝結(jié)理論和傳熱分析的基礎(chǔ)。自1916年以來，各種修正或年以來，各種修正或發(fā)展都是針對發(fā)展都是針對Nusselt分析的限制性假設(shè)而進行的，并形成分析的限制性假設(shè)而進行的，并形成了各種實用的計算方法。所以，我們首先得了解了各種實用的計算方法。所以，我們首先得了解Nusselt對對純凈飽和蒸汽膜狀凝結(jié)換熱的分析。純凈飽和蒸汽膜狀凝結(jié)換熱的分析。假定假定：1）常物性；）常物性；2）蒸氣靜止，氣液界面無粘滯力；）蒸氣靜止，氣液界面無粘滯力；3）液膜的慣性力忽略；液膜的慣性力忽略；4）氣液界面上無溫差，即液膜溫度等）氣

6、液界面上無溫差，即液膜溫度等于飽和溫度；于飽和溫度；5）膜內(nèi)溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只有導熱；）膜內(nèi)溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只有導熱；6）液膜的過冷度忽略；）液膜的過冷度忽略； 7）忽略蒸汽密度；）忽略蒸汽密度；8）液膜表面平）液膜表面平整無波動整無波動g)(xm t(y)u(y)Thermal boundary layersVelocity boundary layersswtt微元控制體邊界層微分方程組：邊界層微分方程組：2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll對應于對應于p.141頁頁(5-14)，(5-15)，(5-16)下腳標下腳標 l 表示液相表示

7、液相x考慮（考慮（3）液膜的慣性力忽略）液膜的慣性力忽略 2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll0)(yuvxuul考慮（考慮（5 5） 膜內(nèi)溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只有導熱膜內(nèi)溫度線性分布，即熱量轉(zhuǎn)移只有導熱 考慮（考慮（7 7）忽）忽略蒸汽密度略蒸汽密度0dxdp0ytvxtu002222ytayuglll只有只有u u 和和 t t 兩個未知量，于兩個未知量，于是，上面得方程組化簡為：是，上面得方程組化簡為：邊界條件：邊界條件：swttyuyttuy ,0dd 0, 0時，時，1/ 4llsw2l4(tt )xgr 求解上面方程可得：求解上面方程可得：

8、(1) (1) 液膜厚度液膜厚度定性溫度：定性溫度：2wsmttt注意：注意：r r 按按 t ts s 確定確定(2) (2) 局部對流換熱系數(shù)局部對流換熱系數(shù)1 / 423llxlswgrh4( tt)x sw( tttC )整個豎壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)整個豎壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1 / 423lllVx0lswgr1hh dx0.943ll( tt) (3) (3) 修正：修正：實驗表明，由于液膜表面波動、液膜過冷及蒸氣過實驗表明，由于液膜表面波動、液膜過冷及蒸氣過熱的影響，凝結(jié)換熱得到強化，因此，實驗值比上述得理論值熱的影響，凝結(jié)換熱得到強化，因此，實驗值比上述得理論值高高2020左右。左

9、右。1/ 423llVlswgrh1.13l(tt ) 修正后：修正后：定性溫度：定性溫度：2wsmttt注意：注意：r 按按 ts 確定確定1)(wspttcrJa時，慣性力項和液膜過冷度時，慣性力項和液膜過冷度的影響均可忽略。的影響均可忽略。對于對于傾斜壁傾斜壁，則用，則用 gsingsin 代替以上各式中的代替以上各式中的 g g 即可即可另外，除了對波動的修正外，其他假設(shè)也有人做了相關(guān)的另外，除了對波動的修正外，其他假設(shè)也有人做了相關(guān)的研究，如當研究，如當 并且，并且，1Pr (4) (4) 水平圓管水平圓管努塞爾的理論分析可推廣到水平圓管及球表面上的層流努塞爾的理論分析可推廣到水平圓

10、管及球表面上的層流膜狀凝結(jié)膜狀凝結(jié)1/ 423llHlswgrh0.729d(tt ) 1/ 423llSlswgrh0.826d(tt ) 式中：下標式中：下標“ “ H ”H ”表示水平管，表示水平管，“ “ S ”S ”表示球表示球; d ; d 為水為水 平管或球的直徑。平管或球的直徑。定性溫度與前面的公式相同定性溫度與前面的公式相同橫管與豎管的對流換熱系數(shù)之比：橫管與豎管的對流換熱系數(shù)之比：4177.0dlhhVgHg3 3 邊界層內(nèi)的流態(tài)邊界層內(nèi)的流態(tài)20Re 1600Rec無波動層流無波動層流有波動層流有波動層流湍流湍流凝結(jié)液體流動也分層流和湍流，并凝結(jié)液體流動也分層流和湍流，并

11、且其判斷依據(jù)仍然時且其判斷依據(jù)仍然時ReRe，elduRe式中：式中： u ul l 為為 x = lx = l 處液膜層的平均流速；處液膜層的平均流速；de de 為該截面處液膜層的當量直徑。為該截面處液膜層的當量直徑。如圖如圖 已知流量判斷流態(tài)已知流量判斷流態(tài)由熱平衡由熱平衡所以所以 校核流態(tài)校核流態(tài)對水平管，用對水平管，用 代替上式中的代替上式中的 即可。即可。ecd4A / P4b/ b4lml4u4qReswmlh(tt )lrqsw4hl( tt)Rerrl并且橫管一般都處于層流狀態(tài)并且橫管一般都處于層流狀態(tài)4 4 湍流膜狀凝結(jié)換熱湍流膜狀凝結(jié)換熱液膜從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)可

12、定為液膜從層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)可定為1600。橫管因。橫管因直徑較小，工程實踐中均在層流范圍。直徑較小，工程實踐中均在層流范圍。對湍流液膜，除了靠近壁面的層流底層仍依靠導熱來傳遞對湍流液膜，除了靠近壁面的層流底層仍依靠導熱來傳遞熱量外，層流底層之外以湍流傳遞為主，換熱大為增強熱量外，層流底層之外以湍流傳遞為主，換熱大為增強對對豎壁的湍流凝結(jié)換熱豎壁的湍流凝結(jié)換熱，其沿整個壁面的，其沿整個壁面的平均表面?zhèn)鳠崞骄砻鎮(zhèn)鳠嵯禂?shù)系數(shù)計算式為：計算式為：ccltxxhhh1ll式中：式中：hl 為層流段的傳熱系數(shù)；為層流段的傳熱系數(shù)； ht 為湍流段的傳熱系數(shù)；為湍流段的傳熱系數(shù)； xc 為層流轉(zhuǎn)

13、變?yōu)橥牧鲿r轉(zhuǎn)折點的高度為層流轉(zhuǎn)變?yōu)橥牧鲿r轉(zhuǎn)折點的高度 l 為豎壁的總高度為豎壁的總高度1 / 31 / 41 / 23 / 4wssReNuGaPr58 Pr(Re253 )9200Pr利用上面思想，整理的實驗關(guān)聯(lián)式：利用上面思想，整理的實驗關(guān)聯(lián)式：式中：式中： 除除 用壁溫用壁溫 計算外，其余物理量的定性溫度均為計算外，其余物理量的定性溫度均為N uhl /;32Gagl/wPrwtst。7-3 7-3 影響膜狀凝結(jié)的因素影響膜狀凝結(jié)的因素 工程實際中所發(fā)生的膜狀凝結(jié)過程往往比較復雜，受各種工程實際中所發(fā)生的膜狀凝結(jié)過程往往比較復雜，受各種因素的影響。因素的影響。1. 1. 不凝結(jié)氣體不凝結(jié)

14、氣體 不凝結(jié)氣體增加了傳遞過程的阻力，同時使飽和溫度下不凝結(jié)氣體增加了傳遞過程的阻力，同時使飽和溫度下 降，減小了凝結(jié)的驅(qū)動力降，減小了凝結(jié)的驅(qū)動力ht 。2. 2. 蒸氣流速蒸氣流速 流速較高時，蒸氣流對液膜表面產(chǎn)生模型的粘滯應力。流速較高時，蒸氣流對液膜表面產(chǎn)生模型的粘滯應力。 如果蒸氣流動與液膜向下的流動同向時，使液膜拉薄，如果蒸氣流動與液膜向下的流動同向時，使液膜拉薄， 增大；反之使增大；反之使 減小。減小。h 4. 4. 液膜過冷度及溫度分布的非線性液膜過冷度及溫度分布的非線性 如果考慮過冷度及溫度分布的實際情況，要用下式代替如果考慮過冷度及溫度分布的實際情況，要用下式代替 計算公式

15、中的計算公式中的 ， 5. 5. 管子排數(shù)管子排數(shù) 管束的幾何布置、流體物性都會影響凝結(jié)換熱。管束的幾何布置、流體物性都會影響凝結(jié)換熱。 前面推導的橫管凝結(jié)換熱的公式只適用于單根橫管，用前面推導的橫管凝結(jié)換熱的公式只適用于單根橫管，用 于管束時，特征長度由于管束時，特征長度由d換為換為nd。rpswrr0.68c ( tt) 3. 3. 過熱蒸氣過熱蒸氣 要考慮過熱蒸氣與飽和液的焓差。要考慮過熱蒸氣與飽和液的焓差。 6. 6. 管內(nèi)冷凝管內(nèi)冷凝此時換熱與蒸氣的流速關(guān)系很大此時換熱與蒸氣的流速關(guān)系很大, ,有利于液膜減薄增強換熱。有利于液膜減薄增強換熱。 蒸氣流速低蒸氣流速低時，凝結(jié)液主要在管子

16、底部，蒸氣則位于時，凝結(jié)液主要在管子底部，蒸氣則位于 管子上半部。管子上半部。 流速較高流速較高時，形成環(huán)狀流動，凝結(jié)液均勻分布在管子時，形成環(huán)狀流動，凝結(jié)液均勻分布在管子 四周，中心為蒸氣核。四周，中心為蒸氣核。 7. 凝結(jié)表面的幾何形狀凝結(jié)表面的幾何形狀 強化凝結(jié)換熱的原則是強化凝結(jié)換熱的原則是盡量減薄粘滯在換熱表盡量減薄粘滯在換熱表面上的液膜的厚度。面上的液膜的厚度。 可用各種帶有尖峰可用各種帶有尖峰 的表面使在其上冷的表面使在其上冷 凝的液膜拉薄，或凝的液膜拉薄，或 者使已凝結(jié)的液體者使已凝結(jié)的液體 盡快從換熱表面上盡快從換熱表面上 排泄掉。排泄掉。7-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象 蒸

17、汽鍋爐蒸汽鍋爐 做飯做飯 許多其它的工業(yè)過程許多其它的工業(yè)過程1 生活中的例子生活中的例子定義定義：a 沸騰：沸騰：工質(zhì)內(nèi)部形成大量氣泡并由液態(tài)轉(zhuǎn)換到氣態(tài)工質(zhì)內(nèi)部形成大量氣泡并由液態(tài)轉(zhuǎn)換到氣態(tài)的一種劇烈的汽化過程的一種劇烈的汽化過程 b 沸騰換熱：沸騰換熱：指工質(zhì)通過氣泡運動帶走熱量，并使其指工質(zhì)通過氣泡運動帶走熱量，并使其冷卻的一種傳熱方式冷卻的一種傳熱方式3 分類分類沸騰的分類很多，書中僅介紹了常見的沸騰的分類很多，書中僅介紹了常見的大容器大容器沸騰沸騰(池內(nèi)沸騰池內(nèi)沸騰)和和強制對流沸騰強制對流沸騰，每種又分為每種又分為過冷沸騰過冷沸騰和和飽和沸騰飽和沸騰。a 大容器沸騰大容器沸騰(池內(nèi)

18、沸騰池內(nèi)沸騰)：加熱壁面沉浸在具有自由表面的加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰；液體中所發(fā)生的沸騰；b 強制對流沸騰：強制對流沸騰強制對流沸騰：強制對流沸騰加熱表面加熱表面加熱面加熱面單相流單相流泡狀流泡狀流塊狀流塊狀流環(huán)狀流環(huán)狀流單相流單相流4 汽泡動力學簡介汽泡動力學簡介 (1) 汽泡的成長過程汽泡的成長過程 實驗表明，通常情況下，沸騰時汽泡只發(fā)生在加熱面的某些點實驗表明，通常情況下，沸騰時汽泡只發(fā)生在加熱面的某些點點，而不是整個加熱面上，這些產(chǎn)生氣泡的點被稱為點，而不是整個加熱面上，這些產(chǎn)生氣泡的點被稱為汽化核心汽化核心，增加氣化核心是強化沸騰換熱的主要途徑增加氣化核心是強化

19、沸騰換熱的主要途徑。較普遍的看法認。較普遍的看法認為，加熱壁面上的凹穴和裂縫易殘留氣體，是最好的汽化核心為，加熱壁面上的凹穴和裂縫易殘留氣體，是最好的汽化核心（三個原因三個原因）。）。c 過冷沸騰：過冷沸騰：指液體主流尚未達到飽和溫度，即處于過冷狀指液體主流尚未達到飽和溫度，即處于過冷狀態(tài)，而壁面上開始產(chǎn)生氣泡，稱之為過冷沸騰態(tài)，而壁面上開始產(chǎn)生氣泡，稱之為過冷沸騰d 飽和沸騰：飽和沸騰：液體主體溫度達到飽和溫度，而壁面溫度高于液體主體溫度達到飽和溫度，而壁面溫度高于飽和溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰飽和溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰我們這本書僅介紹我們這本書僅介紹大容器大容器的的飽和沸騰

20、飽和沸騰(2) 汽泡的存在條件汽泡的存在條件 汽泡半徑汽泡半徑R必須滿足下列條件才能存活必須滿足下列條件才能存活(克拉貝龍方程克拉貝龍方程)sRpp2v力平衡條件和熱平衡條件。力平衡條件和熱平衡條件。式中：式中： 表面張力，表面張力，N/m； Tl 液體溫度；液體溫度； pv 蒸汽壓力，蒸汽壓力， ps 飽和壓力，飽和壓力，可見，可見， (tl ts ) 過熱過熱 , Rmin 同一加熱面上，稱為汽同一加熱面上，稱為汽化核心的凹穴數(shù)量增加化核心的凹穴數(shù)量增加 汽化核心數(shù)增加汽化核心數(shù)增加 換熱增強換熱增強RrT2T-Tvssl5 大容器飽和沸騰曲線：大容器飽和沸騰曲線：表征了大容器飽和沸騰的全

21、部過程，表征了大容器飽和沸騰的全部過程，共包括共包括4個換熱規(guī)律不同的階段：個換熱規(guī)律不同的階段：自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰騰和和穩(wěn)定膜態(tài)沸騰穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，如圖所示：，如圖所示：qmaxqmin幾點說明：幾點說明：（1）上述熱流密度的峰值）上述熱流密度的峰值qmax 有重大意義，稱為臨界熱流有重大意義，稱為臨界熱流密度，亦稱燒毀點。一般用核態(tài)沸騰轉(zhuǎn)折點密度，亦稱燒毀點。一般用核態(tài)沸騰轉(zhuǎn)折點DNB作為作為監(jiān)視接近監(jiān)視接近qmax的警戒。這一點對熱流密度可控和溫度的警戒。這一點對熱流密度可控和溫度可控的兩種情況都非常重要?？煽氐膬煞N情況都非常重要。（2）對穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，

22、與膜狀凝結(jié)換熱類似，但因為熱量）對穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，與膜狀凝結(jié)換熱類似，但因為熱量必須穿過的是熱阻較大的汽膜，所以換熱系數(shù)比凝結(jié)必須穿過的是熱阻較大的汽膜，所以換熱系數(shù)比凝結(jié)小得多。小得多。7-5 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式沸騰換熱也是對流換熱的一種，因此，牛頓冷卻公式仍沸騰換熱也是對流換熱的一種，因此，牛頓冷卻公式仍然適用，即然適用，即thtthqsw)(但對于沸騰換熱的但對于沸騰換熱的h h卻有許多不同的計算公式卻有許多不同的計算公式1 大容器飽和核態(tài)沸騰大容器飽和核態(tài)沸騰 影響核態(tài)沸騰的因素主要是過熱度和汽化核心數(shù)，而影響核態(tài)沸騰的因素主要是過熱度和汽化核心數(shù)，而汽化核心數(shù)受表面材料、表面

23、狀況、壓力等因素的支配，汽化核心數(shù)受表面材料、表面狀況、壓力等因素的支配，所以沸騰換熱的情況液比較復雜，導致了個計算公式分歧所以沸騰換熱的情況液比較復雜，導致了個計算公式分歧較大。目前存在兩種計算是，一種是針對某一種液體，另較大。目前存在兩種計算是，一種是針對某一種液體，另一種是廣泛適用于各種液體的。一種是廣泛適用于各種液體的。為此，書中分別推薦了兩個計算式為此，書中分別推薦了兩個計算式（1 1）對于水的大容器飽和核態(tài)沸騰，教材推薦適用米海）對于水的大容器飽和核態(tài)沸騰，教材推薦適用米海 耶夫公式，壓力范圍：耶夫公式，壓力范圍：10105 54 4 10106 6 Pa Pa5 .033.21p

24、tCh)(122. 033. 35 . 01KNmWC按按 thq15.07 .02pqCh )(533. 015. 03 . 03 . 02KNmWC（2）羅森諾公式）羅森諾公式廣泛適用的強制對流換熱公式廣泛適用的強制對流換熱公式既然沸騰換熱也屬于對流換熱，那么，既然沸騰換熱也屬于對流換熱，那么，st = f ( Re, Pr )也也應該適用。羅森諾正是在這種思路下，通過大量實驗得應該適用。羅森諾正是在這種思路下，通過大量實驗得出了如下實驗關(guān)聯(lián)式：出了如下實驗關(guān)聯(lián)式：slwlCStPrRe33. 01式中，式中， r 汽化潛熱；汽化潛熱； Cpl 飽和液體的比定壓熱容飽和液體的比定壓熱容 g

25、 重力加速度重力加速度 l 飽和液體的動力粘度飽和液體的動力粘度 Cwl 取決于加熱表面液體取決于加熱表面液體 組合情況的經(jīng)驗常數(shù)組合情況的經(jīng)驗常數(shù)(表表6) q 沸騰傳熱的熱流密度沸騰傳熱的熱流密度 s 經(jīng)驗指數(shù)，水經(jīng)驗指數(shù)，水s = 1,否則，否則，s=1.7tCrNuStplPrRe)(RevllgrqllpllCPr上式可以改寫為：上式可以改寫為：321Pr)(slwlplvllrCtCgrq可見，可見， ，因此，盡管有時上述計算公式得到的，因此，盡管有時上述計算公式得到的q與實驗值的偏差高達與實驗值的偏差高達 100，但已知，但已知q計算計算 時，則時，則可以將偏差縮小到可以將偏差縮

26、小到 33。這一點在輻射換熱種更為明顯。這一點在輻射換熱種更為明顯。計算時必須謹慎處理熱流密度。計算時必須謹慎處理熱流密度。3tqt2 大容器沸騰的臨界熱流密度大容器沸騰的臨界熱流密度書中推薦適用如下經(jīng)驗公式：書中推薦適用如下經(jīng)驗公式：4121max)(24vlvgrq3 大容器膜態(tài)沸騰的關(guān)聯(lián)式大容器膜態(tài)沸騰的關(guān)聯(lián)式（1）橫管的膜態(tài)沸騰）橫管的膜態(tài)沸騰413)()(62.0swvvvlvttdgrh式中，除了式中，除了r 和和 l 的值由飽和溫度的值由飽和溫度 ts 決定外，其余物性均決定外，其余物性均以平均溫度以平均溫度 tm ( twts ) / 2 為定性溫度，特征長度為管為定性溫度，特

27、征長度為管子外徑子外徑d, 如果加熱表面為球面，則上式中的系數(shù)如果加熱表面為球面，則上式中的系數(shù)0.62改改為為0.67勃洛姆來建議采用如下超越方程來計算：勃洛姆來建議采用如下超越方程來計算：343434rchhhswswrTTTTh)(44其中：其中：（2）考慮熱輻射作用）考慮熱輻射作用由于膜態(tài)換熱時，壁面溫度一般較高，因此，有必要考慮由于膜態(tài)換熱時，壁面溫度一般較高，因此，有必要考慮熱輻射換熱的影響，它的影響有兩部分，一是直接增加了熱輻射換熱的影響，它的影響有兩部分，一是直接增加了換熱量，另一個是增大了汽膜厚度，從而減少了換熱量。換熱量，另一個是增大了汽膜厚度，從而減少了換熱量。因此，必須

28、綜合考慮熱輻射效應。因此，必須綜合考慮熱輻射效應。7-6 7-6 影響沸騰換熱的因素影響沸騰換熱的因素沸騰換熱是我們學過的換熱現(xiàn)象中最復雜的，影響因素也沸騰換熱是我們學過的換熱現(xiàn)象中最復雜的，影響因素也最多，由于我們只學習了大容器沸騰換熱，因此，影響因最多，由于我們只學習了大容器沸騰換熱，因此，影響因素也只針對大容器沸騰換熱。素也只針對大容器沸騰換熱。1 不凝結(jié)氣體不凝結(jié)氣體 （對膜狀凝結(jié)換熱的影響？）對膜狀凝結(jié)換熱的影響？）與膜狀凝結(jié)換熱不同，液體中的不凝結(jié)氣體會使沸騰換熱與膜狀凝結(jié)換熱不同，液體中的不凝結(jié)氣體會使沸騰換熱得到某種程度的強化得到某種程度的強化2 2 過冷度過冷度 只影響過冷沸

29、騰，不影響飽和沸騰，因自然對流換熱時，只影響過冷沸騰，不影響飽和沸騰，因自然對流換熱時， ，因此，過冷會強化換熱。，因此，過冷會強化換熱。nfwtth)(見見p.1833 液位高度液位高度 當傳熱表面上的液位足夠當傳熱表面上的液位足夠高時，沸騰換熱表面?zhèn)鳠岣邥r，沸騰換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與液位高度無關(guān)。但系數(shù)與液位高度無關(guān)。但當液位降低到一定值時，當液位降低到一定值時，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)會明顯地隨表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)會明顯地隨液液 位的降低而升高位的降低而升高(臨界臨界液位液位)。圖中介質(zhì)為一個圖中介質(zhì)為一個 大氣壓下的水大氣壓下的水4 重力加速度重力加速度 隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展，隨著航空航天技術(shù)的發(fā)展， 超重力和微重力條件下的超重力和微重力條件下的 傳熱規(guī)律得到蓬勃發(fā)展，傳熱規(guī)律得到蓬勃發(fā)展， 但目前還遠沒到成熟的地但目前還遠沒到成熟的地 步，就現(xiàn)有的成果表明：步，就現(xiàn)有的成果表明： 從從0.1 100 9.8 m/s2 的范圍內(nèi)，的范圍內(nèi)，g對核態(tài)沸騰換熱規(guī)律沒對核態(tài)沸騰換熱規(guī)律沒有影響，但對自然對流換熱有影響，由于有影響，但對自然對流換熱有影響，由于 因此，因此，g Nu 換熱加強。換熱加強。23tlgGrnCNuPr)(Re5 沸騰表面的結(jié)構(gòu)沸騰表面的結(jié)構(gòu) 沸騰表面上的微小凹坑最容易產(chǎn)生汽化核心，因此，凹坑沸騰表面上的微小凹坑最容易產(chǎn)生汽化