传热学凝结核沸腾传热

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《传热学》第七章凝结与沸腾换热

适用范围：
水平管：
适用范围：
（由于管径不会很大，一般不会到达紊流）
进行修正后，得到：
垂直壁层流膜状凝结换热平均表面传热系数：
垂直壁与水平管凝结换热强度的比较—— 由于垂直壁定型尺寸远大于水平管，因而水平管凝结换热性能更好，在实际管外凝结式冷凝器设计中多采用水平管。
垂直壁层流膜状凝结换热另一准则方程：
层流膜状凝结换热速度变化规律：
蒸气静止，且对液膜无黏滞应力作用
层流膜状凝结换热温度变化规律：
ts为蒸气饱和温度
可采用对流换热微分方程组对垂直壁层流膜状凝结换热加以研究
1.X方向液膜动量方程：将：代入，得：
v为蒸汽密度
假定液膜流动缓慢，则惯性力项可忽略，动量方程可简化为：
一般情况下：
从而：
已知壁温：
二、管内沸腾换热
特征：由于流体温度随流向逐渐升高，沸腾状态随流向不断改变
液相单相流 h较低
垂直管内沸腾
Байду номын сангаас
泡状流
h升高
块状流
h高
环状流
h高
气相单相流
h急剧降低
水平管内沸腾
液相单相流
泡状流
块状流
波浪流
环状流
气相单相流
汽水分层，管上半部局部换热较差
第七章重点： 1.膜状凝结换热特征和计算方法
2.沸腾换热的四个阶段 3.热管的工作原理
谢谢观看
三、水平管束管外凝结换热
上一层管子的凝液流到下一层管子上，使下一层管面的膜层增厚
下层管上的h比上层管的h低
计算方法：用nd代替d代入水平单管管外凝结换热计算式

第七章—凝结和沸腾换热

第七章凝结与沸腾换热（Condensation and Boiling Heat Transfer ）本章重点：① 凝结与沸腾换热机理及其特点；② 大空间饱和核态沸腾及临界热流密度。

第一节凝结换热现象（condensation heat transfer phenomena ）1-1 基本概念1．凝结换热现象蒸汽与低于饱和温度 (saturated temperature) 的壁面接触时，蒸气会在壁面上凝结成液体并向壁面放出凝结潜热，这种现象称为凝结换热现象。

有两种凝结形式。

2．凝结换热的分类根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种：（1）膜状凝结（film-wise condensation ）① 定义：凝结液体能很好地湿润壁面，并能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式。

② 特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷却壁面上，此时液膜成为主要的换热热阻。

（2）珠状凝结（drop-wise condensation ）① 定义：凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成小液珠的凝结形式。

② 特点：凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即可传到冷却壁面上。

问：在其它条件相同时，珠状凝结和膜状凝结，哪个换热系数高？为什么？答：实验证明，同种蒸气珠状凝结时的表面传热系数比膜状凝结的高一个数量级。

例如，大气压下水蒸气珠状凝结时的表面传热系数约为)/(10~104254K m W ⋅⨯，膜状凝结约为)/(10~106243K m W ⋅⨯。

珠状凝凝结中，蒸汽与壁面直接接触，而膜状凝结时，蒸汽要通过凝结液膜与壁面传热，所以珠状凝结比膜状凝结的换热系数高。

如图，θ小则液体湿润能力强，就会铺展开来。

一般情况下，工业冷凝器，形成膜状凝结，珠状凝结的形成比较困难且不持久。

3、凝结产生的条件：固体壁面温度w t 必须低于蒸气的饱和温度s t ，即 s w t t <。

1-2 膜状凝结一、层流膜状凝结分析解努谢尔抓住液体膜层的导热热阻是凝结过程的主要热阻，忽略次要因素，从理论上揭示了有关物理参数对凝结换热的影响。

第19次--沸腾与凝结换热

沸腾与凝结换热液体的沸腾和蒸汽的凝结均伴随着相变，因此又称为相变传热。

这是一个很重要的传热领域，在许多工程中均有应用。

例如锅炉、蒸发器、再沸器、冷凝器、水冷核反应堆等的设备中均发生相交传热过程。

这些相变传热过程均与流体的流动有关，因而同属于对流传热范畴。

两者的共同特点是具有很高的换热系数，例如常压下水沸腾的换热系数可高速2500-25000W／(m2K)，水蒸汽凝结时的亦可达5000-15000W ／(m2K)，可以以很小的温差来达到很高的传热速率。

但沸腾和凝结又是一种特殊的对流换热过程，有各自独特的特征。

凝结换热凝结是蒸气(气体)转变为液态或固态的过程。

实践中经常会遇到燕气的凝结。

在蒸汽涡轮的冷凝器里蒸汽在冷却管表面凝结。

蒸气的疑结在一些蒸发装置以及大量的热交换器设备中实现。

相变时热量的释放与蒸气凝结的换热过热密切相关。

1、凝结方式：凝结既可以在蒸气空间里，也可以在换热冷却表面上进行。

在第一种情况下，当蒸气相对于饱和温度明显过冷时，在蒸气内包含的冷的液体质点或固体质点上蒸气可自发地形成冷凝相。

在第二种情况下，当蒸气和低于该蒸气压力下饱和温度的壁面接触时，不管蒸气是饱和的或过热的，都会发生蒸气的凝结过程。

2、膜状凝结与珠状凝结如果凝结液体能润湿壁面，则它将在壁而上形成一层连续的液膜，这样的凝结过程称为膜状凝结，如果液体不能润湿壁面，那么将发生珠状凝结过程。

膜状凝结过程中，蒸气的显热和汽化潜热通过汽液分界面经液膜传纷冷却壁面。

在纯饱和蒸气凝结的情况下汽液分界面的温度恰好是它的饱和温度T s 。

凝结只能在膜表面进行，潜热以导热和对流方式通过液膜传递给固体壁面。

液膜形成凝结换热的主要热阻。

当蒸汽在壁面上凝成大小不等的许多液滴时，随着时间增加，由于继续凝结或与其它液滴合并，小液珠变成大浓珠，并在重力作用或蒸汽流动力的推动下往下掉落，在它往下掉落的过程中，会把一路上所遇到的液滴一起带走，在这些液珠被清扫掉的地方，蒸汽直接与壁面接触，随之又产生众多的小波滴。

《传热学》第7章-凝结与沸腾换热

补充例题3
v 思路：膜态沸腾换热套用公式计算即可。
稳定的膜态沸腾时，金属丝的电流的发热量一部分通过沸腾换热传给了水，其余部分则使金属丝的内能增加（温度升高），这是一个能量平衡。
补充例题3
v 解：膜态沸腾换热系数的计算套教材中的公式，略去。结果为： h=236.70 W/(m2.℃)
每米长金属丝的传热量为:
理论解的修正
h
=
0.943

gγρ
µH (ts
2λ3 − tw
1/ 4
)
实验证实： Re < 20
时，实验结果与理论解相吻合
Re > 20 时，实验结果比理论解高20%
所以在工程计算时将该式的系数加大20%
h
=
1.13

gγρ 2λ3
µl(ts − tw
)
1/
4
定性温度
tm
传热学
第7章凝结与沸腾换热 Condensation and boiling
简介
蒸气被冷却凝结成液体的换热过程称为凝结换热；液体被加热沸腾变成蒸气的换热过程称为沸腾换热
——有相变的对流换热
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。
7-1 凝结换热现象
膜状凝结换热的主要阻力
=
1 2
(ts
+
tw
)
其他
单根水平圆管外壁面上的层流膜状凝结换热平均表面传热系数
h=
( ) 紊流膜状凝结换热
0.729

gγρ µd ts
2λ3 − tw
1/ 4
( ) 整个垂直壁面的平均表面传热系数

传热学课件第七章凝结与沸腾换热

第一节
二、膜状凝结换热
凝
结
换
热
1.层流膜状凝结换热的理论解（纯净蒸汽在竖壁的膜状凝结） 3>.实用关系式上式结果与实验相较，实验h值比上式计算值高20%左右，故在实际使用时，将系数0.943修改成1.13。对于水平放臵的圆管外壁的凝结换热，若以外径d定型， 1 其h为： 2 g3r 4 h 0.725 d t t s w 上列各表中定性温度均为：tm=（ts+tw）/2 对于竖放管外壁凝结换热，其计算可用竖壁公式计算，此时定型尺寸为管长l，故只要管子不是很短，横放时管外凝结表面的换热系数将高于竖放，如当l/d=50时，h横>2h竖，故冷凝设计多用横管。
第二节
沸
腾
换
热
三、管内沸腾（有限空间沸腾）换热简介
换热一般经历：单相流体对流换热→过冷沸腾→泡态沸腾→液膜对流沸腾 →单相换热（湿蒸汽换热→ 过热蒸汽换热）
流动一般经历：液相单相流→泡状流→块状流→环状流→气相单相流。
第三节
热
管
力管注式壳入热热、工管管管作就利芯液是用和体将重工后通力作密的场介封金回质的属流三管管，部子子不分。抽设组通成管成常真芯。是空。重由，热管的构造和简单原理
第二节
一、沸腾分类
沸
腾
换
热
大空间沸腾：指加热壁面被沉浸在无宏观流速的液体表面（自由表面）下所发生的沸腾。有限空间沸腾（管内沸腾、受迫对流沸腾等）：液体在压差作用下以一定的速度流过加热管（或其它形状通道）内部时，在管内表面上发生的沸腾。另根据液温与壁温的关系可分为：过冷沸腾：通常tw>ts，而tl<ts，目前研究不充分。饱和沸腾：tw>ts，且tl>ts，从壁面产生的气泡不再被凝结。通常有三种基本的沸腾状态： ①自然对流沸腾：只有少量气泡产生； ②泡态沸腾（核沸腾）：大量产生气泡； ③膜态沸腾：壁与液体间产生气体隔膜。

传热学第六章凝结与沸腾换热

实验查明，几乎所有的常用蒸气，在洁净的材料表面上都形成膜状凝结。
珠状凝结：凝结液体不能很好地润湿壁面，凝结液体在壁面上形成一个个小液珠。珠状凝结时，所形成的液珠不断长大，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。在滚下的过程中，一方面会合相遇的液珠，合并成更大的液滴，另一方面也扫清了沿途的液珠，更利于蒸汽的凝结。凝结液只是局部隔断了蒸汽与壁面间的换热，因此其热阻要远小于膜状凝结。
层的导热热阻是主要热阻这一特点，忽略次要因素，是分析求解换热问题的一个典范。 Nusselt膜状理论：凝结换热系数h只决定于膜的厚度。
合理简化假设： 1）常物性； 2）蒸汽静止，汽液界面上无对液膜的粘滞应力； 3）液膜的惯性力可以忽略；
4）汽液界面无温差，界面上液膜温度等于饱和温度，tδ=ts；
7.凝结表面的几何形状
纯净水蒸气凝结表面传热系数很大，凝结侧热阻不是主要部分。若实际运行中有空气漏入，则表面传热系数明显下降。
对制冷剂凝结，主要热阻在凝结一侧，必须对凝结换热进行强化。方法：
(1)用各种带有尖锋的表面，使在其上凝结的液膜减薄； (2)使已凝结的液体尽快从换热表面排泄掉。 (3)对水平管外凝结，可采用各种类型锯齿管或低肋管冷凝
亦适用。实验表明：当膜层Re<1600时为层流。
2.湍流膜状凝结换热实验关联式
Nu = Ga1/(
Prw Prs
)
1 4
(Re
3 4
−
253)
+
9200
式中：Ga — 伽里略数，Ga = gl 3 .
ν2
Prw — 以tw为定性温度的 Pr Ga、Re 、Prs — 以ts为定性温度
4.液膜过冷度及温度分布的非线性

第六章凝结与沸腾换热

grρl2λ3l
µll(ts − tw
1/
)
4
推广应用到水平圆管外的膜状凝结，平均表面传
热系数为 hH
=
0.729
µl
grρl2λ3l
d (ts − t
w
1/
)
4
hH = 0.77 l 1/4
hV
d
注意：竖壁的计算公式同样适用于竖圆管，比较
圆管竖放和水平放置的效果，为什么？
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer
华北电力大学
刘彦丰
传热学 Heat Transfer
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。
有影响。
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二、凝结换热的强化
通过上述分析可知，液膜的导热热阻是膜状凝结换热的主要热阻。因此，强化膜状凝结换热的关键措施就是设法将凝结液从换热面排走、尽可能减小液膜厚度。例如，目前工业上由水平管束构成的冷凝器都采用低肋管或锯齿形肋片管，利用凝结液的表面张力将凝结液拉入肋间槽内，使肋端部表面直接和蒸气接触，达到强化凝结换热的目的。

第七章凝结及沸腾换热_传热学

23
3 大空间饱和沸腾曲线：
表征了大容器饱和沸腾的全部过程，共包括4个换热规律不同的阶段：自然对流、泡态沸腾、过渡沸腾和稳定膜态沸腾，如图所示：
qmax
qmin
24
4.几点说明：（1）上述热流密度的峰值qmax 有重大意义，称为临界热流密度，亦称烧毁点。一般用核态沸腾转折点DNB作为监视接近qmax的警戒。这一点对热流密度可控和温度可控的两种情况都非常重要。（2）对稳定膜态沸腾，因为热量必须穿过的是热阻较大的汽膜，所以换热系数比凝结小得多。
25
三. 大空间泡态沸腾表面传热系数计算
沸腾换热也是对流换热的一种，因此，牛顿冷却公式仍然适用，即
q h(tw ts ) ht
但对于沸腾换热的h却又许多不同的计算公式影响泡态沸腾的因素主要是过热度和汽化核心数，而汽化核心数受表面材料、表面状况、压力等因素的支配，所以沸腾换热的情况液比较复杂，导致了个计算公式分歧较大。目前存在两种计算是，一种是针对某一种液体，另一种是广泛适用于各种液体的。
与膜状凝结换热不同，液体中的不凝结气体会使沸腾换热得到某种程度的强化 2 过冷度
只影响过冷沸腾，不影响饱和沸腾，因自然对流换热时，
h (tw，因t f 此)n ，过冷会强化换热。
30
3.液位高度
当传热表面上的液位足够高时，沸腾换热表面传热系数与液位高度无关。但当液位降低到一定值时，表面传热系数会明显地随液位的降低而升高(临界液位)。
2t y 2
5
考虑（3）液膜的惯性力忽略
l (u
u x
v
u y
)
0
考虑（7）忽略蒸汽密度
dp 0 dx
考虑（5）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热

凝结与沸腾传热知识点总结

凝结与沸腾传热知识点总结一、凝结传热1. 基本概念凝结传热是指气体或蒸汽在与冷凝器或凝析器接触时，由于在高温高压下从气态转变为液态而释放出的潜热，使得冷却表面获得热量，达到热交换的目的。

凝结传热广泛应用于蒸汽动力设备、空调制冷系统、核电站等领域。

2. 传热机理凝结传热的机理主要包括蒸汽在冷却表面附近冷凝成液态的过程。

蒸汽接触冷却表面后，从气态开始逐渐降温，当温度降至饱和温度时，蒸汽开始冷凝成液态，同时向冷凝器表面释放潜热。

这一过程中，冷凝器表面得到了传热，达到冷却的效果。

3. 影响因素凝结传热的影响因素主要包括冷凝器表面的特性、冷却介质的流动情况、冷凝器的结构设计等。

其中，冷凝器表面的特性对传热性能影响较大，如表面粗糙度、表面材质等都会对凝结传热产生影响。

二、沸腾传热1. 基本概念沸腾传热是指在液体受热时，液体表面发生气泡并从表面蒸发的过程，通过气泡与液体间传热的方式，将热量传递给液体。

沸腾传热广泛应用于锅炉、蒸馏器、冷却设备等领域。

2. 传热机理沸腾传热的机理主要包括液体受热后，液体表面产生气泡并从表面蒸发，同时气泡与液体之间发生传热。

气泡在液体中的形成、生长、脱离和再次形成的过程构成了沸腾传热的基本机理。

3. 影响因素沸腾传热的影响因素主要包括液体的性质、加热表面的特性、液体的流动情况等。

其中，液体的性质对沸腾传热产生较大影响，如液体的表面张力、黏度、温度等都会对沸腾传热产生影响。

三、凝结与沸腾传热的比较凝结传热与沸腾传热在传热机理、应用领域等方面存在显著差异。

凝结传热是气体或蒸汽在冷却表面附近冷凝成液态，释放潜热的过程，适用于蒸汽动力设备、空调制冷系统等领域。

而沸腾传热是液体受热后，液体表面产生气泡并从表面蒸发，通过气泡与液体间传热的方式，适用于锅炉、蒸馏器等领域。

在传热特性上，沸腾传热的传热系数通常比凝结传热高，因此在某些情况下，沸腾传热更适于热交换。

此外，在应用领域上，凝结传热主要应用于蒸汽动力设备、空调制冷系统等领域，而沸腾传热主要应用于锅炉、蒸馏器、冷却设备等领域。

7 凝结与沸腾传热(打印)

2.33
沸腾传热的强化
1. 2. 3. 4. 提高过热度采用汽化潜热高的液体采用对流沸腾方式采用人工粗糙表面
p 0.5
h = 0.56q 0.7 p 0.15 p − 系统的绝对压力， Pa 罗森诺公式 c pl (tw − ts ) γ q = C wl ηlγ σ g ( ρl − ρv )
有相变的对流传热问题的特点
回顾我们最初讨论的无粘性流体对流传热问题的解，可以看
第七章凝结与沸腾传热
——有相变的对流传热问题
出对流传热系数与流体比热的关系，
hx =
1 π
λρ c p u∞ x
从上式，我们可以预期，流体具有相变的对流传热问题可能具有很大的对流传热系数或很高的对流传热强度。？？？
凝结传热
R≥ 2σ TS 2σ TS 即 R ≥ Rmin = ρ v γ (t v − t s ) ρ v γ (t w − t s )
R ≥ Rmin =
2σ Ts r ρ v (tw − ts )
从式中可以看出过热度（ t w − t s）增加， Rmin 将减小，同一加热面上满足 R ≥ Rmin 的地方将增多，即汽化核心数增加，产生气泡的密度增加，沸腾传热系数将增大。
0 δ 0
γ ——汽化潜热，J/(kggK)
x
ρ2g 1 ρl g (δ y − y 2 ) dy = l δ 3 2 3ηl ηl
x
热平衡 d Φ x = γ dm =
γρ l2 g ηl
δ 2 d δ = λl
ts − tw dx δ
膜状凝结的努塞尔分析结果
γρ l2 g t −t δ 2 d δ = λl s w dx ηl δ hx (t s − t w ) = λl hx =

传热学第六章--凝结与沸腾换热

备。
按传热方式的结构分类
▪ 管壳式：固定管板式、浮头式、填料函式、 U形管式
▪ 板式：波纹板式、板翅式、螺旋板式、伞板式
▪ 管式：空冷器、套管式、喷淋管式、箱管式 ▪ 液膜式：升降膜式、刮板薄膜式、离心薄膜
式 ▪ 其它型式：板壳式热管
直接接触传递热量式
常用换热器的各种型式
▪ 套管式换热器
在前面假设的基础上，并已知冷热流体的进出口温度，现在来看图9-13中微元换热面 dA一段的传热。温差为：
t th tc dt dth dtc
在固体微元面dA内，两种流体的换热量为:
d kdA t
对于热流体:
d
qm1c1dt1
dt1
1 qm1c1
d
对于冷流体:
d
qm2c2dt 2
dt2
（3）交叉流换热器
它是间壁式换热器的又一种主要型式。根据换热表面结构的不同又可有管束式、管翅式及板翅式等的区别。
（4）板式换热器
板式换热器拆卸清洗方便，故适合于含有易污染物的流体的换热。
（5）螺旋板式换热器
这种换热器换热效果较好，缺点是换热器的密封比较困难。
2 简单顺流及逆流换热器的对数平均温差传热方程的一般形式：
kAtm
这个过程对于传热过程是通用的，下面推导简单顺流及逆流换热器的平均温差计算式。
顺流时平均温差的推导
以顺流情况为例，作如下假设：（1）冷热流体的质量流量qm2、qm1以及比热容C2,C1是常数；（2）传热系数是常数；（3）换热器无散热损失；（4）换热面沿流动方向的导热量可以忽略不计。
管道的散热量为
l(ti t0 )
1 1 ln d2 1 ln do 1

传热学重点、题型讲解第七章凝结与沸腾换热

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。

《传热学》第7章-凝结与沸腾换热

V = πd 2 ×1 4
可得:△tw=205℃
所以,tw2=205+354=559℃
本章结束(第18次)
6
传热学
第7章凝结与沸腾换热 Condensation and boiling
简介
蒸气被冷却凝结成液体的换热过程称为凝结换热；液体被加热沸腾变成蒸气的换热过程称为沸腾换热
——有相变的对流换热
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。
7-1 凝结换热现象
膜状凝结换热的主要阻力
课堂练习
v 当把一杯水倒在一块赤热的铁板上时，板面立即会产生许多跳动着的小水滴，而且可以维持相当一段时间而不被汽化掉。请解释之，并从沸腾换热曲线上找出开始形成这一状态的点。
课堂练习
初温800℃的合金钢元在98℃水中淬火的冷却曲线如图，请分析各过程。
1000
钢元 800 温 600 度
400 ℃
200
膜态沸腾
A 核态沸腾 B
C
0 6 12 18 24 30 36
时间τ/s
3
汽化核心
汽泡的生成、长大及脱离加热面的运动对核态沸腾换热起决
定作用，汽泡的数量越多，越容易脱离加热面，核态沸腾换热就越强烈。
气泡是怎样产生的？
汽泡是在加热面上所谓的汽化核心处生成的，而形成汽化核心的最佳位置是加热面上的凹缝、孔隙处．
思路：给出了凝结液的流量，则蒸汽冷凝的放热量可求。该热量等于平均换热系数和表面积，温差的积，而表面积则与长度有关。
r ⋅ qm,l = h(ts − tw )⋅πdl
补充例题1
解：凝结液膜的平均温度：tm=0.5(67+122)=95 ℃

凝结与沸腾换热

加热表面
4 汽泡动力学简介
(1) 汽泡旳成长过程
试验表白，一般情况下，沸腾开始时汽泡只发生在加热面旳某些点，而不是整个加热面上，这些产愤怒泡旳点被称为汽化关键，较普遍旳看法以为，壁面上旳凹穴和裂缝易残留气体，是最佳旳汽化关键，如图所示。
(2) 汽泡旳存在条件汽泡半径R必须满足下列条件才干存活
hH
0.729
l
gr d(
l2l3
ts tw
1/ 4
)
式中：下标“ H ”体现水平管。
定性温度与前面旳公式相同
定性尺寸:单管为管外径d 水平管束为nd
6 水平管内凝结换热
利用上面思想，整顿旳整个表面旳平均努塞尔数：
h 0.555[ g( v )3r]1/ 4 d (ts tw )
r r 0.68cp( ts tw )
5 大容器饱和沸腾曲线：
qmax
qmin
6 沸腾换热计算式
沸腾换热也是对流换热旳一种，所以，牛顿冷却公式依然合用，即
q h(tw ts ) ht
但对于沸腾换热旳h却有许多不同旳计算公式为此，书中分别推荐了两个计算式（1）米海耶夫公式——水
对于水旳大容器饱和核态沸腾，教材推荐使用，压力范围： 105～4 106 Pa
（2）优良旳等温性。热管内腔旳蒸汽是处于饱和状态，饱和蒸汽旳压力决定于饱和温度，饱和蒸汽从蒸发段流向冷凝段所产生旳压降很小，根据热力学中旳方程式可知，温降亦很小，因而热管具有优良旳等温性。
（3）采用不同旳工作液，热管合用-200到2200℃温度范围内旳工作。（4）热流密度可变性。热管能够独立变化蒸发段或冷却段旳加热面积，
2 膜状液膜旳流态
凝结液体流动也分层流和湍流，而且其判断根据依然是Re，

传热学-7 凝结和沸腾传热

7-2 沸腾传热
2 汽泡的存在条件
汽泡半径R必须满足下列条件才能存活(克拉贝
龙方程)
R
Rmin
2 Ts rv (tw
ts
)
可见， (tw – ts ) , Rmin 同一加热面上，汽化核心的凹穴数量增加汽化核心数增加换热增强
7-2 沸腾传热
二大容器沸腾 1 饱和沸腾曲线大容器沸腾：指加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾。特点：产生的气泡能自由浮升，穿过液体自由面进入容器空间。大容器饱和沸腾曲线：表征了大容器饱和沸腾的全部过程，共包括4个换热规律不同的阶段：自然对流、核态沸腾、过渡沸腾和稳定膜态沸腾。
7-2 沸腾传热
饱和沸腾：液体主体温度达到饱和温度，壁面温度高于饱和温度所发生的沸腾。特点：随着壁面过热度的增高，出现 4 个换热规律全然不同的区域。
过冷沸腾：液体主体温度低于相应压力下饱和温度，壁面温度大于该饱和温度所发生的沸腾换热。
7-2 沸腾传热
产生沸腾的条件：理论分析与实验证明，产生沸腾的条件： 1）液体必须过热； 2）要有汽化核心。一汽泡动力学简介 1 汽泡的成长过程实验表明，通常情况下，沸腾时汽泡只发生在加热面的某些点，而不是整个加热面上，这些产生气泡的点被称为汽化核心，较普遍的看法认为，壁面上的凹穴和裂缝易残留气体，是最好的汽化核心。
7-1 凝结传热
3. 过热蒸气要考虑过热蒸气与饱和液的焓差。
4. 液膜过冷度及温度分布的非线性如果考虑过冷度及温度分布的实际情况，要用
下式代替计算公式中的 r，
r r 0.68cp( ts tw )
5. 管子排数管束的几何布置、流体物性都会影响凝结换热。
6. 凝结表面的几何形状