相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版

第7章相變對(duì)流換熱PhaseTransformationConvectionHeatTransfer相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!換熱特點(diǎn)以小溫差獲得大的傳熱速率；存在潛熱和浮力驅(qū)動(dòng)雙重作用。第7章相變對(duì)流換熱換熱影響因素相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!7.1（表面）凝結(jié)蒸氣與低于其飽和溫度的冷（固體）表面接觸時(shí)，將汽化潛熱釋放給表面并形成凝結(jié)液的過程。gg相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!7.2膜狀凝結(jié)換熱分析速度邊界層由溫度邊界層引起，=t。gt(y)u(y)ThermalboundarylayersVelocityboundarylayers未采用Nusselt假定示意圖換熱公式

邊界層特點(diǎn)

相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!無量綱化動(dòng)量方程引申思考：膜狀凝結(jié)與何種現(xiàn)象動(dòng)量方程相似？可以引申出什么結(jié)論？相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!準(zhǔn)則意義Ga數(shù)【1】重力與粘性力的相對(duì)大小的一種量度；【2】膜狀凝結(jié)流動(dòng)狀態(tài)的判據(jù)；Ja數(shù)【1】表征液膜顯熱降與汽化潛熱相對(duì)大小。存在爭(zhēng)議本書沿用膜層Re數(shù)作為判據(jù)相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!假設(shè)③忽略慣性力；假設(shè)⑤只考慮導(dǎo)熱；假設(shè)②，蒸氣靜止假設(shè)⑦忽略蒸氣密度；相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!結(jié)果與分析流速u（y）溫度t（y）未知相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!液膜厚度假設(shè)②,⑥忽略蒸氣過熱度和液膜過冷度假設(shè)⑤只考慮導(dǎo)熱，且溫度呈線性分布相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!豎壁平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

豎壁相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!7.2.3膜狀凝結(jié)分析擴(kuò)展傾斜壁表面層流膜狀凝結(jié)動(dòng)量方程相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!引申思考【2】：試定性分析工程應(yīng)用中冷凝管常采用橫管布置的原因。故冷凝管通常采用橫管布置。水平管與豎直管外層流膜狀凝結(jié)的比較相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!豎壁表面凝結(jié)傳熱理論公式的修正考慮液膜表面波動(dòng)無波動(dòng)層流有波動(dòng)層流湍流定性溫度膜溫tfilm=(tw+ts)/2，(按tsat確定，r除外)相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!流態(tài)判據(jù)引申思考：橫管膜狀凝結(jié)膜層Re數(shù)如何計(jì)算，其一般處于什么流動(dòng)狀態(tài)？Re,x流動(dòng)狀態(tài)相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!【例1】壓力為1.013×105Pa的水蒸氣在方形豎壁上凝結(jié)。壁的尺寸為30cm×30cm，壁溫保持98℃。計(jì)算每小時(shí)的熱換量及凝結(jié)蒸汽量。分析：由于Re為待定準(zhǔn)則，故可先假設(shè)液膜為層流。（2）凝結(jié)蒸汽量（1）換熱量相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!【例1】壓力為1.013×105Pa的水蒸氣在方形豎壁上凝結(jié)。壁的尺寸為30cm×30cm，壁溫保持98℃。計(jì)算每小時(shí)的熱換量及凝結(jié)蒸汽量?！?】確定表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)豎壁層流膜狀凝結(jié)相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!【例1】壓力為1.013×103Pa的水蒸氣在方形豎壁上凝結(jié)。壁的尺寸為30cm×30cm，壁溫保持98℃。計(jì)算每小時(shí)的熱換量及凝結(jié)蒸汽量?！?】換熱量【5】凝汽量相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!7.3膜狀凝結(jié)傳熱強(qiáng)化換熱影響因素剖析凝結(jié)換熱驅(qū)動(dòng)力【1】液膜導(dǎo)熱熱阻是膜狀凝結(jié)的主要熱阻相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!定義

tw>tsat,工質(zhì)內(nèi)部固液界面上形成大量汽泡的汽化過程。7.4沸騰換熱分類

按流動(dòng)動(dòng)力

大容器沸騰（池沸騰）受迫對(duì)流沸騰*

按流體主體溫度

過冷沸騰飽和沸騰

相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!7.4.1大容器沸騰▲飽和池沸騰蒸氣固體液體ytytsattwo飽和池沸騰溫度分布相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!沸騰曲線(控制熱流)1410301001201000q/(w?m-2)103104105106自然對(duì)流核態(tài)沸騰過渡沸騰膜態(tài)沸騰AEDBCF臨界熱流密度加熱曲線冷卻曲線燒損點(diǎn)引申思考：試從熱流可控和壁溫可控角度闡釋qmax的工程意義。相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!【1】汽泡得以存在與長(zhǎng)大，汽泡外液體必須過熱?！?】壁面凹穴是形成汽化核心最佳位置。汽泡存在條件相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!7.4.3沸騰換熱強(qiáng)化強(qiáng)化沸騰換熱基本原則強(qiáng)化表面，盡量增加汽化核心強(qiáng)化措施【1】通過物化方法在表面形成多孔涂層；【2】采用機(jī)械加工方法造成多孔結(jié)構(gòu)。圖例參見330-331相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!7.1（表面）凝結(jié)根據(jù)表面浸潤(rùn)狀況膜狀凝結(jié)珠狀凝結(jié)*gg根據(jù)膜層發(fā)展外部凝結(jié)內(nèi)部凝結(jié)*蒸氣凝結(jié)液蒸氣速度較低蒸氣凝結(jié)液蒸氣速度較高相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!控制方程l—液相v—?dú)庀嗪雎哉魵饬鲃?dòng)，邊界層外

7.2.1豎壁膜狀凝結(jié)換熱準(zhǔn)數(shù)關(guān)聯(lián)式形式相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!無量綱化控制方程組膜狀凝結(jié)換熱特征關(guān)聯(lián)式函數(shù)形式參考速度準(zhǔn)則形式相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!常物性參數(shù)；靜止純飽和蒸汽；忽略液膜的慣性力；界面液膜溫度等于飽和溫度Tsat；液膜內(nèi)熱量轉(zhuǎn)移只有導(dǎo)熱；忽略液膜的過冷度；忽略蒸汽密度；層流，液膜表面平整無波動(dòng)Nusselt假定

7.2.2基于Nusselt假定豎壁層流膜狀凝結(jié)數(shù)學(xué)表述（等壁溫）相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!控制方程邊界條件假設(shè)②交界面切應(yīng)力忽略不計(jì)假設(shè)④液膜界面溫度=tsat相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!x處單位寬度質(zhì)量流量qm,x相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!局部表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)

相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!總凝結(jié)速率

方法一

方法二

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水平圓管表面層流膜狀凝結(jié)

豎直圓管表面層流膜狀凝結(jié)引申思考【1】:采用與豎壁相同的公式，需滿足何種條件？單橫管膜態(tài)凝結(jié)相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!球表面層流膜狀凝結(jié)*單橫管膜態(tài)凝結(jié)相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!7.2.4湍流膜狀凝結(jié)換熱膜層Re數(shù)能量守恒待定準(zhǔn)則相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!換熱計(jì)算實(shí)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式定性溫度：Prw

采用tw，其余采用tsat時(shí)凝結(jié)液的物性參數(shù)

相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!【例1】壓力為1.013×105Pa的水蒸氣在方形豎壁上凝結(jié)。壁的尺寸為30cm×30cm，壁溫保持98℃。計(jì)算每小時(shí)的熱換量及凝結(jié)蒸汽量。解：【1】確定定性溫度與物性參數(shù)根據(jù)ts=100℃，查得r=2257kJ/kg；其余物性參數(shù)按膜溫tfilm=(100+98)/2=99℃查取，得：

ρ=958.4kg/m3,η=2.825×10-4kg/(m.s),λ=0.68W/(m.K)相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!【3】核算Re準(zhǔn)則液膜為層流假定成立?！纠?】壓力為1.013×103Pa的水蒸氣在方形豎壁上凝結(jié)。壁的尺寸為30cm×30cm，壁溫保持98℃。計(jì)算每小時(shí)的熱換量及凝結(jié)蒸汽量。相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!【例2】一根長(zhǎng)1m，外徑80mm的垂直管，其外表面暴露在常壓的飽和蒸汽中，管內(nèi)有冷水通過，表面維持在50℃。試求：【1】對(duì)冷卻液的傳熱速率；【2】蒸汽在表面上的凝結(jié)速率。分析關(guān)鍵：【1】豎管凝結(jié)換熱如何處理？【2】采用同例【1】相同的換熱公式暗含了什么假設(shè)？相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!強(qiáng)化膜狀凝結(jié)基本原則盡量減薄液膜厚度強(qiáng)化措施減薄或破壞凝結(jié)液膜；加速液膜排泄；盡可能減少不凝結(jié)氣體質(zhì)量分?jǐn)?shù)。盡可能實(shí)現(xiàn)珠狀凝結(jié)。圖例參見P313-314相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!換熱驅(qū)動(dòng)力

過熱度換熱公式

相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)范圍沸騰曲線（控制壁溫）1410301001201000q/(w?m-2)103104105106自然對(duì)流核態(tài)沸騰過渡沸騰膜態(tài)沸騰AEFDBCDNBLeidenfrost點(diǎn)ONB相變對(duì)流傳熱2015簡(jiǎn)化版共44頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!7.4.2大容器核態(tài)沸騰換熱關(guān)系式?jīng)Q定因素RplpsatpvR2(pv-pl)2R汽泡受力psat,tsatp