文档介绍：相变对流传热
(二)
7-4 沸腾传热
主要内容:
沸腾的概念、分类;
大容器饱和沸腾与大容器饱和沸腾曲线*;
汽泡动力学简介。
沸腾的有关概念
1、定义:
沸腾:液体与高温壁面接触而被加热时,温度逐渐升
高,工质内部形成大量气泡并由液态转换到气态的一
种剧烈的汽化过程。
沸腾传热:指工质通过气泡运动带走热量,并使其冷
却的一种传热方式
2、特点:(1)Ts=const;
(2)有过热度(过程的推动力);
(3)存在汽化核心(与加热面性质有关);
(4)表面传热系h数很大。
宏观特征:液体内部有汽泡产生
3、分类
过冷沸腾:液体主体温度低于饱和温度Tl<Ts ,
而Tw>Ts,气泡不能跃出液面
饱和沸腾:液体主体温度超过饱和温度,即
Tl>Ts,气泡能跃出液面
大容器沸腾:加热面沉浸在具有自由表面的液
(池内沸腾) 体中, 气泡能脱离表面自由浮升
强制对流沸腾:液体在压差作用下以一定速度
(管内沸腾) 流过加热管内部时,在管内表面
上产生沸腾,气泡不能自由浮升,
被迫与液体一起流动(两相流)
1、换热规律——四个区域:
(1)自然对流
(2)核态沸腾(孤立汽泡区与汽块区)
(3)过渡沸腾(不稳定膜沸腾)
(4)稳定膜态沸腾
2、几个关键点:
(1) c——烧毁点*(临界点)
(2) DNB——转折点
(3)a——不稳定膜态沸腾向稳定膜态沸腾的转折点
(4)b——起始沸腾点
大容器饱和沸腾及其沸腾曲线*
典型例子——饱和水在水平加热面上的沸腾
qmax
qmin
实例:通过管内蒸气的凝结向管外沸腾液体加热
实用控制条件:△t=90% △tc
工程中两类不同的热边界条件及实用控制措施
(2)恒热流加热*(加热热流与换热情况无关)
一旦所控制的热流密度值达到最大值,将
引起壁温飞升——“烧毁”。故须保证q<qmax
(1)恒壁温加热(壁面温度不随换热情况而变)
q、h的变化规律一致
实例:电加热
实用控制条件:q≈90%qmax
临界热流密度在工程中的意义
临界热流密度—沸腾曲线中热流密度的峰值
气泡动力学简介
1、汽泡在沸腾传热中的作用
----- 汽泡的形成、成长及脱离加热壁面,引起强烈
的扰动, 从而使流体与壁面间产生强烈的热量交换
(热流密度可高达105~106W/m2)
2、汽化核心
—加热表面上最先产生气泡的地点称为汽化核心
①d0越小,汽泡脱离(产生)频率越高;
②壁面温度越高,汽化核心数越多
汽泡脱离直径:
最易成为汽化核心处: 表面微小凹逢处