文档介绍：第七章相变对流传热
传热学 Heat Transfer
相变对流传热
凝结传热(气相变液相)
沸腾传热(液相变气相)
7-1 凝结传热的模式
相变:物质系统不同相(气液固)之间的转变。相变过程伴随吸热、放热的相变潜热
相变传热的特点:
由于有潜热释放和相变过程的复杂性,比单相对流换热更复杂。
相变对流传热的重点在于确定表面传热系数,然后由牛顿冷却公式计算热流量
凝结传热: 夏天出空调房间后的眼镜表面膜状凝结
沸腾传热: 烧开水
传热学 Heat Transfer
7-1 凝结传热的模式
凝结传热:蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时,将汽化潜热释放给壁面的过程。
凝结传热产生的必要条件:
g
g
膜状凝结
珠状凝结
凝结模式源于气液界面的接触角θ(图7-1)
传热学 Heat Transfer
凝结传热:蒸汽与低于其饱和温度的壁面接触时,将汽化潜热释放给壁面的过程。
珠状凝结
珠状凝结的表面换热系数>> 膜状凝结,但是一般无法长久保持。
×105 5000~25000
7-1 凝结传热的模式
传热学 Heat Transfer
7-2 膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结
努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解: 液体膜层的热阻为主要因素。
基本假设:
二维、稳态、常物性、层流;
蒸汽静止,汽液界面无对液膜的粘滞力;
忽略惯性力,液膜的运动仅取决于重力和粘滞力;
壁温tw=const,汽液界面无温差 tδ=ts
液膜内部无对流而只有导热,温度分布为线性;
忽略液膜的过冷度,即认为液膜仅存在潜热;
蒸汽密度<<液体密度;
液膜表面平整无波动。
传热学 Heat Transfer
努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解
稳态边界层微分方程
简化后的常微分方程
简化后的速度和温度分布
7-2 膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结
抛物线
线性
传热学 Heat Transfer
努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解
微元体热平衡
导热公式+牛顿冷却公式
简化后的速度和温度分布
7-2 膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结
传热学 Heat Transfer
努塞尔纯净饱和蒸汽层流膜状凝结理论分析解
竖壁
倾斜竖壁
水平圆管壁
球壁
特征长度分别为 l 和 d;
r 由ts 确定。
其它物性由平均温度确定:
为何冷凝器一般多采用水平横管布置?
7-2 膜状凝结分析解及实验关联式层流膜状凝结
传热学 Heat Transfer
膜状凝结实验关联式:
竖壁(层流)
理论分析解在一定
的假设条件下获得
实验结果修正
实验关联式
竖壁(湍流)
伽利略数
Rec<1600
Rec>1600
竖壁雷诺数
竖壁临界雷诺数=1600
7-2 膜状凝结分析解及实验关联式
传热学 Heat Transfer
膜状凝结实验关联式:
理论分析解在一定
的假设条件下获得
实验结果修正
实验关联式
水平圆管壁
与分析解一致
水平圆管壁雷诺数
横管一般处于层流范围
上述实验关联式仅适用低流速情况:水蒸气<10m/s, ***利昂<
7-2 膜状凝结分析解及实验关联式