《传热学》第7章-凝结与沸腾换热
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第七章 凝结与沸腾换热(Condensation and Boiling Heat Transfer )本章重点:① 凝结与沸腾换热机理及其特点;② 大空间饱和核态沸腾及临界热流密度。
第一节 凝结换热现象(condensation heat transfer phenomena )1-1 基本概念1.凝结换热现象蒸汽与低于饱和温度 (saturated temperature) 的壁面接触时,蒸气会在壁面上凝结成液体并向壁面放出凝结潜热,这种现象称为凝结换热现象。
有两种凝结形式。
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(film-wise condensation )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。
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(drop-wise condensation )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小液珠的凝结形式。
② 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。
问:在其它条件相同时,珠状凝结和膜状凝结,哪个换热系数高?为什么?答:实验证明,同种蒸气珠状凝结时的表面传热系数比膜状凝结的高一个数量级。
例如,大气压下水蒸气珠状凝结时的表面传热系数约为)/(10~104254K m W ⋅⨯,膜状凝结约为)/(10~106243K m W ⋅⨯。
珠状凝凝结中,蒸汽与壁面直接接触,而膜状凝结时,蒸汽要通过凝结液膜与壁面传热,所以珠状凝结比膜状凝结的换热系数高。
如图,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,珠状凝结的形成比较困难且不持久。
3、凝结产生的条件:固体壁面温度w t 必须低于蒸气的饱和温度s t ,即 s w t t <。
1-2 膜状凝结一、层流膜状凝结分析解 努谢尔抓住液体膜层的导热热阻是凝结过程的主要热阻,忽略次要因素,从理论上揭示了有关物理参数对凝结换热的影响。
凝结与沸腾传热知识点总结一、凝结传热1. 基本概念凝结传热是指气体或蒸汽在与冷凝器或凝析器接触时,由于在高温高压下从气态转变为液态而释放出的潜热,使得冷却表面获得热量,达到热交换的目的。
凝结传热广泛应用于蒸汽动力设备、空调制冷系统、核电站等领域。
2. 传热机理凝结传热的机理主要包括蒸汽在冷却表面附近冷凝成液态的过程。
蒸汽接触冷却表面后,从气态开始逐渐降温,当温度降至饱和温度时,蒸汽开始冷凝成液态,同时向冷凝器表面释放潜热。
这一过程中,冷凝器表面得到了传热,达到冷却的效果。
3. 影响因素凝结传热的影响因素主要包括冷凝器表面的特性、冷却介质的流动情况、冷凝器的结构设计等。
其中,冷凝器表面的特性对传热性能影响较大,如表面粗糙度、表面材质等都会对凝结传热产生影响。
二、沸腾传热1. 基本概念沸腾传热是指在液体受热时,液体表面发生气泡并从表面蒸发的过程,通过气泡与液体间传热的方式,将热量传递给液体。
沸腾传热广泛应用于锅炉、蒸馏器、冷却设备等领域。
2. 传热机理沸腾传热的机理主要包括液体受热后,液体表面产生气泡并从表面蒸发,同时气泡与液体之间发生传热。
气泡在液体中的形成、生长、脱离和再次形成的过程构成了沸腾传热的基本机理。
3. 影响因素沸腾传热的影响因素主要包括液体的性质、加热表面的特性、液体的流动情况等。
其中,液体的性质对沸腾传热产生较大影响,如液体的表面张力、黏度、温度等都会对沸腾传热产生影响。
三、凝结与沸腾传热的比较凝结传热与沸腾传热在传热机理、应用领域等方面存在显著差异。
凝结传热是气体或蒸汽在冷却表面附近冷凝成液态,释放潜热的过程,适用于蒸汽动力设备、空调制冷系统等领域。
而沸腾传热是液体受热后,液体表面产生气泡并从表面蒸发,通过气泡与液体间传热的方式,适用于锅炉、蒸馏器等领域。
在传热特性上,沸腾传热的传热系数通常比凝结传热高,因此在某些情况下,沸腾传热更适于热交换。
此外,在应用领域上,凝结传热主要应用于蒸汽动力设备、空调制冷系统等领域,而沸腾传热主要应用于锅炉、蒸馏器、冷却设备等领域。
1Chapter 7 Condensation and BoilingHeat Transfer(凝结与沸腾换热)本章主要内容1 Condensation Heat Transfer 凝结换热2 Boiling Heat Transfer 沸腾换热3 Heat Pipe 热管学习本章的基本要求了解凝结换热的Nusselt理论解、相似准则意义,理解主要影响因素及掌握凝结换热关联式的应用。
理解沸腾换热机理、沸腾曲线。
了解主要影响因素及沸腾换热的计算方法,了解热管工作原理及其主要特点。
2§1Condensation Heat Transfer工质在饱和温度下由气态转变为液态的过程称为凝结或冷凝(condensation),而在饱和温度下,由液态转变为气态的过程称为沸腾(boiling)。
1-1 Introduction1、The process of condensationIf the temperature of the wall is bellow the saturation temperature of the vapor, condensate will form on the surface. (壁温低于蒸汽饱和温度时)(1)Film condensation 膜状凝结If the liquid wets the surface, a smooth film is formed, and the process is called film condensation 膜状凝结。
这是最常见的凝结形式。
例如,水蒸气在洁净无油的表面上凝结。
膜状凝结时,壁面总是被一层液膜覆盖着,凝结放出的相变热(潜热)要穿过液膜才能传到冷却壁面上去,且蒸气凝结只能在膜的表面进行,潜热以导热和对流方式通过液膜传到壁。
液膜层是换热的主要热阻,故液膜的厚薄及其运动状态(层流或紊流)对换热的影响很大。
这些又取决于壁的高度(液膜流程长度)以及蒸气与壁的温差。