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图4-16 蒸气冷凝方式 （a ）、（b ）膜状冷凝（c ）滴状冷凝 第四节 有相变的对流传热蒸气冷凝和液体沸腾都是伴有相变化的对流传热过程。
这类传热过程的特点是相变流体要放出或吸收大量的潜热，对流传热系数较无相变时更大，例如水的沸腾或水蒸气冷凝。
本节只讨论纯流体的沸腾和冷凝传热。
4-4-1 蒸气冷凝传热一、蒸气冷凝方式当饱和蒸气与低于饱和温度的壁面接触时，蒸气放出潜热，并在壁面上冷凝成液体。
蒸气冷凝有膜状冷凝和滴状冷凝两种方式。
1．膜状冷凝若冷凝液能够润湿壁面，则在壁面上形成一层完整的液膜，称为膜状冷凝，如图4-16（a ）和（b ）所示。
在壁面上一旦形成液膜后，蒸气的冷凝只能在液膜的表面上进行，即蒸气冷凝时放出的潜热，必须通过液膜后才能传给冷壁面。
由于蒸气冷凝时有相的变化，一般热阻很小，因此这层冷凝液膜往往成为膜状冷凝的主要热阻。
若冷凝液膜在重力作用下沿壁面向下流动，则所形成的液膜愈往下愈厚，故壁面愈高或水平放置的管径愈大，整个壁面的平均对流传热系数也就愈小。
2．滴状冷凝若冷凝液不能润湿壁面，由于表面张力的作用，冷凝液在壁面上形成许多液滴，并沿壁面落下，此种冷凝称为滴状冷凝，如图4-16（c ）所示。
在滴状冷凝时，壁面大部分的面积直接暴露在蒸气中，可供蒸气冷凝。
由于没有大面积的液膜阻碍热流，因此滴状冷凝传热系数比膜状冷凝可高几倍甚至十几倍。
工业上遇到的大多是膜状冷凝，因此冷凝器的设计总是按膜状冷凝来处理。
下面仅介绍纯组分的饱和蒸气膜状冷凝传热系数的计算方法。
二、膜状冷凝对流传热系数1．蒸气在垂直管或板外冷凝膜状冷凝对流传热系数理论公式的推导中作以下假定：（1）冷凝液膜呈层流流动，传热方式为通过液膜的热传导（Re ＜1800）。
（2）蒸气静止不动，对液膜无摩擦阻力。
（3）蒸气冷凝成液体时所释放的热量仅为冷凝潜热，蒸气温度和壁面温度保持不变。
（4）冷凝液的物性可按平均液膜温度取值，且为常数。
根据上述假定，对于蒸气在垂直管外或垂直平板侧的冷凝，可得到如下理论公式：943.0⎪⎪⎭ ⎝=t L ∆μα （4-47）特征尺寸 取垂直管或板的高度。
1第7章相变对流传热7.1凝结传热的模式7.2膜状凝结的计算关联式7.3膜状凝结的影响因素及其传热强化7.4沸腾传热的模式7.5沸腾传热的影响因素及其强化7.6热管简介蒸气遇冷凝结、液体受热沸腾是伴随有相变的对流传热，其基本规律与单相对流传热有重大的区别。
凝结与沸腾传热广泛地应用于各种工程领域中：电站汽轮机装置中的凝汽器、锅炉炉膛中的水冷壁、冰箱与空调器中的冷凝器与蒸发器、化工装置中的再沸器等都是应用实例。
本章应掌握的重点是凝结与沸腾过程的基本特点、计算关联式的选择与使用以及强化凝结与沸腾传热过程的基本思想和主要的实现技术。
23蒸气与低于饱和温度的壁面接触时有两种不同的凝结形式。
如果凝结液体能很好地润湿壁面，它就在壁面上铺展成膜。
这种凝结形式称为膜状凝结(film condensation)。
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)必须穿过液膜才能传到冷却壁面上去。
这时，液膜层就成为传热的主要热阻。
当凝结液体不能很好地润湿壁面时，凝结液体在壁面上形成一个个的小液珠，称为珠状凝结(dropwise condensation)。
7.1 凝结传热的模式4珠状凝结膜状凝结无论是膜状凝结还是珠状凝结，凝结液体都是构成蒸气与壁面交换热量的热阻载体。
显然，将蒸气与冷壁面隔开的液体层的面积越大、越厚，热阻越大。
在减小凝结热阻方面，珠状凝结相比于膜状凝结具有很大的优越性：在产生珠状凝结时大量的液珠的直径是很小的(在100μm以下)，空出了大量的壁面可与蒸气直接接触；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，并在滚下的过程中，一方面会和相遇的液珠合并成更大的液滴，另一方面也扫清了沿途的液珠，使壁面重复液珠的形成和成长过程。
5而膜状凝结时，在冷壁面上始终存在一层连续的液膜，其厚度沿着重力的方向增加，所以膜状凝结的热阻常常比珠状凝结大一个数量级以上。
