第六章 凝结与沸腾换热 1 、重点内容: ① 凝结与沸腾换热机理及其特点; ② 膜状凝结换热分析解及实验关联式; ③ 大容器饱和核态沸腾及临界热流密度。 2 、掌握内容:掌握影响凝结与沸腾换热的因素。 3 、了解内容:了解强化凝结与沸腾换热的措施及发展现状、动态。 蒸汽遇冷凝结,液体受热沸腾属对流换热。其特点是:伴随有相变的对流换热。工程中广泛应用的是:冷凝器及蒸发器、再沸器、水冷壁等。 6-1 凝结换热现象 一、基本概念 1.凝结换热现象 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时,将汽化潜热释放给固体壁面,并在壁面上形成凝结液的过程,称凝结换热现象。 2.凝结换热的分类 根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种: (1)膜状凝结: ①定义:凝结液体能很好地湿润壁面,并能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式,称膜状凝结。 ②特点:壁面上有一层液膜,凝结放出的相变热(潜热)须穿过液膜才能传到冷却壁面上,此时液膜成为主要的换热热阻。 (2)珠状凝结 ①定义:凝结液体不能很好地湿润壁面,凝结液体在壁面上形成一个个小液珠的凝结形式,称珠状凝结。 产生珠状凝结时,所形成的液珠不断发展长大,在非水平的壁面上,因受重力作用,液珠长大到一定尺寸后就沿壁面滚下。在滚下的过程中,一方面会合相遇的液珠,合并成更大的液滴,另一方面也扫治了沿途的液珠,使壁面重复液珠的形成和成长过程。图 6-3是珠状凝结的照片,从中可清楚地看出珠状凝结时壁面上不同大小液滴的存在情况。 θ 小则液体湿润能力强,就会铺展开来。一般情况下,工业冷凝器,形成膜状凝结,但珠状凝结的形成比较困难且不持久。 特点:凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即可传到冷却壁面上。 所以,在其它条件相同时,珠状凝结的表面传热系数定大于膜状凝结的传热系数。 3.产生的条件:固体壁面温度wt 必须低于蒸气的饱和温度st ,即wstt。 实验查明,几乎所有的常用蒸气,包括水蒸气在内,在纯净的条件下均能在常用工程材料的洁净表面上得到膜状凝结。在大多数工业冷凝器中,例如动力与制冷装置的冷凝器上,实际上都得到膜状凝结。 6-2 膜状凝结分析解及关联式 一、纯净蒸汽层流膜状凝结分析解 1.努塞尔微分方程组根据:液体膜层的导热热阻是凝结过程的主要热阻。 1916年,努塞尔在理论分析中作了若干合理假设,从而揭示了有关物理参数对凝结换热的影响。 2.假设条件: 除在标题中已明确的纯净饱和蒸气层流液膜的假定外,...