沸腾与凝结换热

壁面上形成一个个小液珠，称为珠状凝结。
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蒸汽空间
普通玻璃
斥水玻璃
3.膜状凝结换热是工程设计的主要依据 实验证明,几乎所有的常用蒸气,包括水蒸气在内,在纯净的条件下均
能在常用工程材料的洁净表面上得到膜状凝结。这种情况与我们清洗实验 器皿的日常经验相符合:器皿表面上能形成一层液膜被认为是洗净的标志。
在大多数工业冷凝器中,特别是动力冷凝器上,实际上都得到膜状凝结。 鉴于实际工业应用上都只能实现膜状凝结,所以从设计的观点出发,为保证 凝结效果,只能用膜状凝结的计算式作为设计的依据。对于膜状凝结,强化 传热的主要途径是减薄液膜厚度。
4.膜状凝结的影响因素 ① 不凝结气体；（如空气在蒸汽中占1%的质量分数，会导致传热效果下
a 大容器沸腾(池内沸腾)：加热壁面沉浸在具有自由表面的
液体中所发生的沸腾；
加热表面
b 强制对流沸腾：强制对流＋沸腾
Liquid Bubble Slug flow flow flow
Annular flow
Mist flow
Heated Surface
沸腾传热的例子： 烧水； 煮面条； 锅炉产生蒸汽的过程；
（1）凝结液体如果能很好地湿润壁面，可以均匀地在 壁面上铺展成膜，这种凝结被称为膜状凝结，此时壁 面总是被一层液膜覆盖，凝结放出的热量必须要穿过 这一层膜才能传递到壁面上去。也就是说膜状凝结的 主要热阻就是凝结液水膜。
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蒸汽空间
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（2）如果凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在
传热壁面上的凹坑、裂缝等最 容易成为汽化核心。
思考题：
1.膜状凝结和珠状凝结的概念.
2.对于实际凝结换热器, 有那些方法可以提高膜状凝结换热 系数?
3.池内饱和沸腾曲线可以分成几个区域? 有那些特性点? 各 个区域在换热原理上有何特点?
4.汽化核心的概念。
降60%） ② 管子排数； ③ 管内冷凝； ④ 蒸汽流速； ⑤ 蒸汽过热度； ⑥ 液膜过冷度及温度分布的非线性。
5.膜状凝结的强化传热措施 ① 减薄液膜厚度；强化凝结换热的原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液
膜的厚度。可用各种带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜拉薄； ② 及时排除冷凝液。
§二、沸腾换热
第十六章 凝结与沸腾对流换热
§一、凝结换热
1.定义：凝结，是气体遇冷而变成液体，如水蒸气遇冷变成水。 温度越低，凝结速度越快。它的逆过程称作蒸发。凝结属于液化形 式中的一种，但不完全等于液化。凝结是一种相变，故在通常情况 下发生的凝结，会伴随着物质的一些物理性质如密度、比热、声音 在其中的传播速度等发生跃变。 液化单位质量的蒸汽为同温度的液体所放出的热量称为该种物质的 凝结热。显然，凝结热在数量上等于汽化热。如1千克水蒸气液化 为水时的凝结热为539卡=2253J。
1.定义： 液体的汽化( vaporization)可区分为蒸发( evaporation)和沸腾 (boiling)两种。 前者指发生在液体表面上的汽化过程,后者则指在液体内部以产生汽泡的 形式进行的汽化过程。 就流体运动的动力而言,沸腾过程又有大容器沸腾（又称池沸腾）和管内 沸腾两种。 大容器沸腾时流体的运动是由于温差和汽泡的扰动所引起的,而管内沸腾 则需外加的压差作用才能维持。
主要以最常见的大容器沸腾为例讲解。
(1)自然对流区:壁面过热度较小壁面上没有汽泡产生,传热属于自 然对流工况。
(2)核态沸腾区:当加热壁面的过热度△t>4℃后,璧面上个别地点 (称为汽化核心)开始产生汽泡,汽化核心产生的汽泡彼此互不干扰, 称孤立汽泡区随着△t进一步增加,汽化核心增加,汽泡互相影响,并 会合成气块及气柱, 在这两个区中,汽泡的抗动剧烈,传热系数和热 流密度都急剧增大。由于汽化核心对传热起着决定性影响,这两区 的沸腾统祢为核态沸腾(或称泡状沸腾)，有温压小、传热强的特点, 所以一般工业应用都设计在这个范围。
(3)热流密度随温度的升高提高越来越低。这是因为汽泡汇聚覆盖 在加热面上,而蒸汽排除过程越趋恶化。这种情况待续到到达最低 热流密度为q为止。这段沸腾称为过渡沸腾,是很不稳定的过程。
(4)膜态沸腾区传热规律再次发生转折。这时加热面上已形成稳定 的蒸汽膜层,产生的蒸汽有规则地排离膜层。此段称为稳定膜态沸 腾。稳定膜态沸腾在物理上与膜状凝结有共同点,不过因为热量必 须穿过的是热阻较大的气膜,而不是液膜,所以传热系数比凝结小得 多。位于过渡沸腾与稳定膜态沸腾之间的热流密度最低的点。
讨论： 1.室内开着冷空调，窗户上是否会有水汽凝结？ 2.开车时开着冷空调，挡风玻璃上是否会起雾？ 3.室内开着热空调，有什么措施可以防止窗户起雾？
凝结换热实例 • 蒸馒头； • 寒冷冬天窗户上的水滴； •冰箱与空调中的冷凝器与蒸发器
2.凝结百度文库热的分类
凝结可能以不同的形式发生，分为膜状凝结和珠状凝 结。