第二節(jié)-汽水兩相流的流型和傳熱課件

第二節(jié)汽水兩相流的流型和傳熱

一、汽水兩相流的流型和傳熱單相水的流動(dòng)（A區(qū)）：如受熱不太強(qiáng)烈，管內(nèi)水溫低于飽和溫度，此時(shí)進(jìn)行的是單相水對(duì)流換熱，管壁金屬溫度稍高于水溫。過(guò)冷汽泡狀流動(dòng)（B區(qū)）：緊貼壁面的水達(dá)到飽和并產(chǎn)生汽泡，管子中心處于欠熱狀態(tài)，生成的汽泡脫離壁面后凝結(jié)并將水加熱，壁溫高于飽和溫度，進(jìn)行著過(guò)冷核態(tài)沸騰傳熱。飽和汽泡狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)（C區(qū)）：管內(nèi)工質(zhì)已達(dá)到飽和狀態(tài)，傳熱轉(zhuǎn)變?yōu)轱柡秃藨B(tài)沸騰傳熱，此后生成的汽泡不再凝結(jié)，沿流動(dòng)方向的含汽率逐漸增大，汽泡分散在水中。第二節(jié)汽水兩相流的流型和傳熱1彈狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)（D區(qū)）：隨著汽泡增多，小汽泡在管子中心聚合成大汽彈，形成彈狀流型，汽彈與汽彈之間有水層。環(huán)狀流型（E區(qū)和F區(qū)）：當(dāng)汽量增多汽彈相互連接時(shí)，就形成中心為汽而周圍有一圈水膜的環(huán)狀流。環(huán)狀水膜減薄后的導(dǎo)熱能力很強(qiáng)，成為強(qiáng)制水膜對(duì)流傳熱，熱量由管壁經(jīng)強(qiáng)制對(duì)流水膜傳至管子中心汽流與水膜之間的表面上，而水在此表面上蒸發(fā)。霧狀流型（G區(qū)）：當(dāng)壁面上的水膜完全被蒸干后就形成霧狀流。這時(shí)汽流中雖仍有一些水滴，但對(duì)管壁的冷卻作用不夠，傳熱惡化，管壁金屬溫度突然升高，此后隨汽流中水滴的蒸發(fā)，蒸汽流速增大，壁溫又逐漸下降。單相汽流動(dòng)（H區(qū)）：當(dāng)氣流中的小液滴全部汽化后，隨著不斷的吸熱，蒸汽進(jìn)入過(guò)熱狀態(tài)。由于汽溫逐漸上升，管壁溫度又逐漸上升。因此，水冷壁安全的條件是：（1）具有一定的水速；（2）具有穩(wěn)定的水膜。彈狀流動(dòng)結(jié)構(gòu)（D區(qū)）：隨著汽泡增多，小汽泡在管子2圖10-2均勻受熱垂直上升蒸發(fā)管中兩相流的流型和傳熱工況圖10-2均勻受熱垂直上升蒸發(fā)管中兩相流的流型和傳熱工況3（1）第一類沸騰傳熱惡化現(xiàn)象：熱負(fù)荷很高，在過(guò)冷沸騰區(qū)，汽泡生成速度過(guò)快，管中心為水，貼壁層為一圈水膜，傳熱惡化，壁溫飛升。條件：q>qc二、汽水兩相流的沸騰傳熱惡化1．沸騰傳熱惡化的現(xiàn)象及發(fā)生條件圖10-3傳熱惡化示意圖（a）第一類沸騰傳熱惡化；（b）第二類沸騰傳熱惡化（1）第一類沸騰傳熱惡化二、汽水兩相流的沸騰傳熱惡化圖10-4（2）第二類沸騰傳熱惡化兩類現(xiàn)象：熱負(fù)荷不太高時(shí)，環(huán)狀流的水膜被蒸干，傳熱惡化，壁溫飛升條件：x>xc2．自然循環(huán)鍋爐沸騰傳熱惡化特點(diǎn)第一類沸騰傳熱惡化通常發(fā)生在含汽率較小或水存在欠熱、以及熱負(fù)荷高的區(qū)域。第二類沸騰傳熱惡化發(fā)生在x較大、熱負(fù)荷不太高的情況下，a2

的下降較第一類沸騰傳熱惡化時(shí)小，因而Δt飛升值較第一類沸騰傳熱惡化時(shí)低。（2）第二類沸騰傳熱惡化兩類5由于發(fā)生第二類時(shí)的熱負(fù)荷比發(fā)生第一類惡化時(shí)的低得多，因此，它發(fā)生的可能性比第一類要大得多。對(duì)于自然循環(huán)鍋爐，在水循環(huán)正常的情況下，水冷壁局部最高熱負(fù)荷均低于其臨界熱負(fù)荷，因此一般不會(huì)發(fā)生第一類沸騰傳熱惡化。超高壓以下的自然循環(huán)鍋爐，正常情況下的水冷壁出口工質(zhì)含汽率x都低于臨界含汽率xc，故也不會(huì)發(fā)生第二類沸騰傳熱惡化。亞臨界壓力的自然循環(huán)鍋爐，其水冷壁內(nèi)工質(zhì)的實(shí)際含氣率相對(duì)較大，很接近其臨界含汽率值，故發(fā)生第二類沸騰傳熱惡化的可能較大。由于發(fā)生第二類時(shí)的熱負(fù)荷比發(fā)生第一類惡63．沸騰傳熱惡化的防止措施（1）保證一定的質(zhì)量流速（2）降低受熱面的局部熱負(fù)荷（3）采用內(nèi)螺紋管（4）加裝擾流子圖10-5內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)圖10-6內(nèi)螺紋管降溫效果光管；2—內(nèi)螺紋管；tbh—飽和溫度；tnb—內(nèi)壁溫度3．沸騰傳熱惡化的防止措施圖10-5內(nèi)螺紋管結(jié)構(gòu)圖10-67圖10-7擾流子結(jié)構(gòu)圖10-8擾流子降溫效果p=18.5MPa；ρw=1500kg/(m2?s)1