文档介绍：传热学 Heat Transfer
第六章第六章凝结与沸腾换热凝结与沸腾换热
本章主要是介绍有相变的对流换热,即:凝结
和沸腾。在这两种相变换热过程中,流体都是在饱
和温度下放出或者吸收汽化潜热,所以换热过程的
性质以及换热强度都与单相流体的对流换热有明显
的区别。一般情况下,凝结和沸腾换热的表面传热
系数要比单相流体的对流换热高出几倍甚至几十倍。
其工业应用也很广泛,如发电厂中的凝汽器、
制冷装置中的冷凝器和蒸发器、热管等。
华北电力大学刘彦丰
传热学 Heat Transfer
冰箱的蒸发器空调冷凝器(室外机)
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§§66--11 凝结换热现象凝结换热现象
一、凝结换热过程
当蒸汽与低于其相应压力下的饱和温度的壁面
接触时,将发生凝结过程。凝结时蒸汽释放出汽化
潜热并传递给固体壁。
二、分类
根据凝结液在表面上的润湿情况,凝结换热可
分为膜状凝结和珠状凝结两种形式。
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1、膜状凝结
当液体能润湿壁面时,
凝结液在壁面上形成一
层完整的液膜,这种凝
结形式叫膜状凝结。
2、珠状凝结
当液体不能润湿壁面
时,凝结液在壁面上形
成许多液滴,这种凝结
形式称为珠状凝结。
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三、两种凝结换热方式的比较
膜状凝结时,在壁面形成的凝结液膜阻碍蒸汽
与壁面直接接触,蒸汽只能在液膜表面凝结,所放
出的汽化潜热必须通过液膜才能传到壁面,液膜成
为膜状凝结换热的主要阻力,因此如何排除凝结液、
减小液膜厚度就是强化膜状凝结换热时考虑的核心
问题。
当发生珠状凝结时,大部分的蒸汽可以与壁面
直接接触凝结,所放出的汽化潜热直接传给壁面,
因此珠状凝结换热与相同条件下的膜状凝结换热相
比,表面传热系数要大几倍甚至一个数量级。
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§§66--22 膜状凝结分析解及试验关联式膜状凝结分析解及试验关联式
一、膜状凝结分析解
努塞尔在1916年对层
流膜状凝结换热进行了
理论分析,得出了著名
的努塞尔理论解。他根
据层流膜状凝结换热的
特点,做了以下合理假
定:
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1、分析解的简化假定
(1)常物性;
(2)蒸汽是静止的,对液膜表面无粘性力作用;
(3)液膜流速缓慢,忽略液膜的惯性力;
(4)汽液界面上无温差;
(5)液膜内部的热量传递只靠导热;
(6)忽略液膜的过冷度;
(7);ρv << ρl
(8)液膜表面无波动。
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tw < ts
g
微元控制体
m& (x)
边界层微分方程组:
t(y)
∂u ∂v
+ = 0
Thermal boundary ∂x ∂y
layers
∂u ∂u dp ∂ 2u
u(y) ρ(u + v ) = −+ ρ g +η
l ∂x ∂y dx l l 2
Velocity boundary ∂y
layers ∂t ∂t ∂ 2t
u + v = al
∂x ∂y ∂y 2
下脚标 l 表示液相
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∂u ∂u
考虑(3)液膜的惯性力忽略ρ(u + v ) = 0
l ∂x ∂y
1
在边界层外应用伯努里方程 p + ρ gx + ρ u 2 = 0
l 2 l
dp
考虑(7)忽略蒸汽密度= 0
dx
考虑(5) 膜内温度线性分布,即热量转移只有导热
∂t ∂t
u + v = 0 ∂ 2 u
∂x ∂y ρ l g + η l 2 = 0
∂y
只有u 和 t 两个未知量, 2
∂ t
a l = 0
于是,上面得方程组化简∂y 2
为:
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∂ 2 u
ρ l g + η l 2 = 0
∂y
2
∂ t
a l = 0
∂y 2
边界条件:
y = 0 时, u = 0, t = t w
du
y = δ时, = 0, t = t s
dy δ
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