第七章凝结及沸腾换热_传热学
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第一章、一、基本概念主要包括导热、对流换热、辐射换热的特点及热传递方式辨析。
1、冬天,经过在白天太阳底下晒过的棉被,晚上盖起来感到很暖和,并且经过拍打以后,效果更加明显。
试解释原因。
答:棉被经过晾晒以后,可使棉花的空隙里进人更多的空气。
而空气在狭小的棉絮空间里的热量传递方式主要是导热,由于空气的导热系数较小(20℃,1.01325×105Pa 时,空气导热系数为0.0259W/(m ·K),具有良好的保温性能。
而经过拍打的棉被可以让更多的空气进入,因而效果更明显。
2、夏季在维持20℃的室内工作,穿单衣感到舒适,而冬季在保持22℃的室内工作时,却必须穿绒衣才觉得舒服。
试从传热的观点分析原因。
答:首先,冬季和夏季的最大区别是室外温度的不同。
夏季室外温度比室内气温高,因此通过墙壁的热量传递方向是出室外传向室内。
而冬季室外气温比室内低,通过墙壁的热量传递方向是由室内传向室外。
因此冬季和夏季墙壁内表面温度不同,夏季高而冬季低。
因此,尽管冬季室内温度(22℃)比夏季略高(20℃),但人体在冬季通过辐射与墙壁的散热比夏季高很多。
根据上题人体对冷感的感受主要是散热量的原理,在冬季散热量大,因此要穿厚一些的绒衣。
3、试分析室内暖气片的散热过程,各环节有哪些热量传递方式?以暖气片管内走热水为例。
答:有以下换热环节及热传递方式(1)由热水到暖气片管到内壁,热传递方式是对流换热(强制对流);(2)由暖气片管道内壁至外壁,热传递方式为导热;(3)由暖气片外壁至室内环境和空气,热传递方式有辐射换热和对流换热。
4、冬季晴朗的夜晚,测得室外空气温度t 高于0℃,有人却发现地面上结有—层簿冰,试解释原因(若不考虑水表面的蒸发)。
解:如图所示。
假定地面温度为了T e ,太空温度为T sky ,设过程已达稳态,空气与地面的表面传热系数为h ,地球表面近似看成温度为T c 的黑体,太空可看成温度为T sky 的黑体。
第七章 凝结与沸腾换热气态工质在饱和温度下,由气态转变为液态的过程称为凝结或冷凝;而液态工质在饱和温度下以产生气泡的形式转变为气态的过程称为沸腾。
第一节 凝结换热一、概 述二、膜状凝结换热 1.层流膜状凝结理论解图7-1 膜状凝结换热膜内温度及速度场(1) 纯蒸气层流液膜,物性为常量 (2) 液膜表面温度δt 等于s t (饱和温度) (3)蒸气是静止的(4)液膜很薄且流动速度缓慢 (5)凝结热以导热方式通过液膜 (6)忽略液膜的过冷度⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂22y u dx dpg y u v x u u μρρ (1) dxdp= v ρg()022=-+g dyud v ρρμ (2) y = 0, u = 0; y = δ,0=dyduρ》v ρ⎪⎭⎫⎝⎛-=221y y g u δμρ (3) 022=dy td (4) y = 0; t = w ty = δ; t = s tt = w t + ( s t - w t )δy(5)⎰==δμδρρ0323g dy u M kg / s (6)dx dx d d dM dx dx dM δδ= δδd d dM= dM =δμδρd g 22 (7) ⎪⎭⎫ ⎝⎛+'+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛='+''dx dx dM M H dx dy dt H M dM H wλ r = H H '-''rδμδρd g 22 = dx t t w s )(δλ- rg dxt t d w s 23)(ρμλδδ-=(8) ()4/124⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=r g t t x w s ρλμδ (9)x h λ=-dx t t w s )(δ)(w s t t -dxxh λδ=x h =4/132)(4⎥⎦⎤⎢⎣⎡-w s t t x r g λρ (7-1a)943.04310====⎰l x l x h dx h l h 4/132)(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-w s t t l r g μλρ W /(2m ·K) (7-1b) h = 0.7254/132)(⎥⎦⎤⎢⎣⎡-w s t t d r g λρ W /(2m ·K) (7-2a) 2. 层流膜状凝结换热准则关联式图7一2 液膜的流动图7-3 垂直壁膜状凝结理论解与实验关联式的比较图7-4 层流液膜表面波动凝结液膜雷诺数c Rec Re =μρνm e me u d u d =(10)润湿周边U = L ,液膜断面积f = L ·δ,e d =Uf4=4δ。