3.3 沸腾传热
沸腾传热
沸腾传热开放分类：物理、热量沸腾传热boiling heat transfer热量从壁面传给液体，使液体沸腾汽化的对流传热过程。
化工生产中常用的蒸发器、再沸器和蒸气锅炉，都是通过沸腾传热来产生蒸气的。
类型按液体所处的空间位置，沸腾可以分为：①池内沸腾。
又称大容器内沸腾。
液体处于受热面一侧的较大空间中，依靠汽泡的扰动和自然对流而流动。
如夹套加热釜中液体的沸腾。
②管内沸腾。
液体以一定流速流经加热管时所发生的沸腾现象。
这时所生成的汽泡不能自由上浮，而是与液体混在一起，形成管内汽液两相流。
如蒸发器加热管内溶液的沸腾。
机理沸腾传热与汽泡的产生和脱离密切相关。
汽泡形成的条件是:①液体必须过热;②要有汽化核心。
这些条件是由汽泡与周围液体的力平衡和热平衡所决定的。
根据表面张力，可算出汽泡内的蒸气压力pv 为：式中pe为周围液体的压力,忽略液柱静压时,即为饱和蒸气压ps；σ为汽液界面张力；R为汽泡半径。
由于pv>ps，汽泡内蒸气的饱和温度Tv必然大于与ps对应的饱和温度Ts。
汽泡周围的液体若要汽化进入汽泡，则它的温度Te必须大于或至少等于汽泡内蒸气的饱和温度，即Te≥Tv。
从上式可知，当R=0时，pv将趋于无限大。
因此在一个绝对光滑的平面上是不可能产生汽泡的，必须有汽化核心。
加热表面上的划痕或空穴中含有的气体或蒸气，都可作为汽化核心。
紧贴这些核心的液体汽化后，形成汽泡并逐渐长大，然后脱离表面，接着又有新的汽泡形成。
在汽泡形成与脱离表面时造成液体对壁面的强烈冲击和扰动，所以对同一种液体来说，沸腾传热的传热分系数要比无相变时大得多。
常压下水沸腾时的传热分系数一般为1700～51000W/(m2·K)。
沸腾曲线池内沸腾根据过热度（加热壁面温度TW与液体饱和温度Tm之差,ΔT=TW-Tm）的大小,分为泡核沸腾和膜状沸腾（见图）。
当过热度很小时，传热取决于单相液体的自然对流。
当过热度增大时，汽泡不断在壁面上产生，并在液体中上升和长大,这对液体对流起着显著作用,称为泡核沸腾。
沸腾传热强化技术及方法
沸腾传热强化技术及方法
沸腾传热强化技术及方法是近年来受到越来越多的关注的技术，它能够显著提高传热效率，降低传热过程中的能耗。
沸腾传热强化技术及方法是一种在热传导过程中利用沸腾现象改善传热效率的技术，它主要通过改变传热介质的状态，使流体进入沸腾状态来提高传热效率。
沸腾传热强化技术及方法的主要方法包括：一种是通过改变传热介质的压力来改变沸腾温度，使流体进入沸腾状态，从而提高传热效率；另一种是通过改变流体的流速来改变沸腾温度，使流体进入沸腾状态；还有一种是可以通过改变流体的物性来改变沸腾温度，使流体进入沸腾状态。
沸腾传热强化技术及方法的应用场合非常广泛，主要用于控制热传导过程中的温度场、改善传热介质的流量分布、缩短传热过程的时间，以及在高压和超高压条件下的传热研究等。
沸腾传热强化技术及方法的使用，不仅可以提高传热效率，而且还可以节约能源，改善热能利用效率。
此外，沸腾传热强化技术及方法还具有一定的局限性，比如传热过程中存在较大的压力损失，同时也存在一定的操作风险，因此在沸腾传热强化技术及方法的运用中，必须谨慎操作，以避免因不当操作而可能带来的损失。
总之，沸腾传热强化技术及方法是一种可以显著提高传热效率的技术，它的应用场景非常广泛，可以节约能源，改善热能利用效率，但是在运用中也应该谨慎操作，以免造成不必要的损失。
沸腾传热技术在能源领域的应用
沸腾传热技术在能源领域的应用随着科技的不断进步，在能源领域，沸腾传热技术已经成为了必不可少的一种技术手段。
所谓沸腾传热就是热量通过热液体表面产生的沸腾现象向介质传递。
这种方法能够在提高能源利用率的同时，也能够提高生产效率，减少能源消耗。
本文将着重介绍沸腾传热技术在能源领域的应用。
一、沸腾传热在换热器中的应用换热器是能源领域中广泛使用的一种设备。
而沸腾传热技术在换热器中的应用也越来越多。
通过沸腾传热技术，可以极大地提高换热器的换热效率，降低能源的消耗。
另外，在太阳能热水器、电站锅炉、汽车发动机等领域中，也广泛使用着换热器。
二、沸腾传热在太阳能领域中的应用太阳能的利用是一种可持续发展的能源形式。
在太阳能的利用过程中，沸腾传热技术也扮演着重要的角色。
太阳能热水器就是一种应用沸腾传热技术的典型例子。
其工作原理是通过太阳能将水加热至一定温度，当水温达到一定程度时，水中的液体开始沸腾，从而将热量释放出来。
通过这种方式，可以将太阳能转化为电能和热能，实现太阳能利用的最大化。
三、沸腾传热在核能领域中的应用沸腾传热技术在核能领域中也有着广泛的应用。
在核电站中，沸腾传热技术可以将反应堆中的热能传递至蒸汽发生器中。
蒸汽发生器中的液体经过沸腾传热后，能够将热能转化为电能。
在核电站中，沸腾传热技术的应用可以大大提高电站的效率，也能够减少燃料的消耗。
四、沸腾传热在航空航天领域中的应用作为一种重要的先进技术，沸腾传热在航空航天领域中也有着广泛的应用。
例如在火箭发动机喷气式比冲优化、超音速输运器导热保护等方面，沸腾传热技术都有着很好的应用前景。
此外，还可以利用沸腾传热技术研究高温高压环境下材料的物理化学特性，提高航空航天技术的发展水平。
总之，沸腾传热技术在能源领域的应用非常广泛。
它可以帮助各个领域提高生产效率，减少能源消耗，从而实现节能减排的目标。
未来，随着科技的不断发展，沸腾传热技术在能源领域中的应用还将有更加广阔的前景。
沸腾换热与热管汇总课件
通过研究沸腾换热的规律和机理，可以更好地了解其传热机制和影响因素，为优化 传热过程和提高能源利用效率提供理论支持和技术指导。
在能源、动力、化工、航空航天等领域，沸腾换热都发挥着重要的作用，因此对其 研究也可以促进相关领域的发展和进步。
在电子器件的冷却中，热管可以快速导出器 件产生的热量，防止器件过热而损坏。同时 ，沸腾换热技术在其中起到了关键作用。
微通道热管在芯片冷却中 的应用
微通道热管具有较高的传热性能，适用于高 功率芯片的冷却。通过将微通道热管与沸腾 换热技术结合，可以更有效地导出芯片产生
的热量。
沸腾换热与热管在环保领域的应用及前景
沸腾换热在核能发电中的运用
在核反应堆中，沸腾的水可以作为介质吸收并导 出一部分核能，这部分能量再通过热管导出，进 而推动蒸汽轮机发电。
热管技术在地热能利用中的结合
地热能是一种清洁的能源，通过热管技术，可以 将地热井中的热能导出，用于区域供暖或者工业 用热。
沸腾换热与热管在电子器件冷却中的应用案例
电子器件的热管冷却
电子芯片冷却
在电子设备中，芯片会产生大量的热量，这些热量需要通过热管等散热装置迅速传递出去 ，以保持芯片的正常工作。此时，沸腾的液体被用来将芯片产生的热量传递到散热装置中 。
工业余热回收
在许多工业过程中，会产生大量的余热，这些热量可以通过沸腾换热等手段进行回收和再 利用，提高能源利用效率。
沸腾换热的研究意义
VS
在工业界的推广价值
沸腾换热和热管技术适用于各种工业领域 ，如能源、动力、化工等，能够提高设备 的能源利用效率和可靠性，具有巨大的推 广价值和应用前景。
八年级上册物理沸腾知识点
八年级上册物理沸腾知识点物理学是一门探究自然规律的学科，而沸腾作为一个普遍存在于我们日常生活中的现象，其背后的物理规律更是值得我们深入理解和学习。
通过学习沸腾的知识，我们可以更好地了解物质的变化和传热机制，有助于我们更好地应用物理知识来解决日常生活中的实际问题。
一、沸腾的概念和发生条件沸腾是指液体在加热过程中大量产生气泡并向上冒出，而气泡中的蒸汽从液体中脱离出来，使液体在瞬间发生剧烈膨胀和冷却而产生的现象。
沸腾的发生条件主要有以下三个方面：1.液体温度达到饱和温度时；2.液体表面存在气体或其他杂质；3.液体受到外界加热或局部加热。
二、沸腾传热机制沸腾作为液态传热的一种形式，其传热机制具有独特性。
沸腾传热主要包括以下几个方面：1.液体表面的温度较高，气泡在液体表面形成并扩大，产生蒸汽并释放出热量；2.蒸汽可裸露在气相中，热量的传递不受空气传导或对流等方式的影响，大大提高了传热效果；3.在沸腾过程中，同时有蒸汽、气泡和液体充满了整个液体体积，传热速度极快。
三、沸腾的应用场景沸腾在日常生活中有许多应用，有助于我们更好地应用物理知识解决实际问题，提高生活质量。
下面列举几个常见的应用场景：1.冷却电子设备：利用沸腾流将热量传到电子设备的散热片上，然后从散热片散热出去；2.提高燃油效率：在汽车、飞机等燃油的使用中，采用沸腾等技术可大幅提高燃油的效率；3.清洗污染物：沸腾可用于实现一些环境清洁工作，如清洗污染物、水处理、废弃物处置等。
总结：本文介绍了八年级上册物理沸腾的知识点，包括沸腾的概念、发生条件、传热机制和应用场景等。
物理学作为一门基础学科，其知识对于我们的生活和工作都有着重要的作用。
因此，我们应该认真学习，掌握物理规律，更好地将其应用于实际问题的解决当中。
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。
3.3 沸腾传热
影响池式沸腾的因素
系统压力 主流液体的温度（或欠热度）：欠热度对传热
强度影响很小，但对qc有显著影响，qc随欠热 度的增加而升高。 加热表面粗糙度：壁表面越粗糙，泡化空穴越 大，使泡核沸腾传热增强； 壁面方位和尺寸。 其他如液-壁接触角和液体中含不凝气体等
控制热流密度加热时大空间 饱和沸腾换热的烧毁点：
过冷度（欠热度）
过冷沸腾换热系数比单相水的对流换热系数高的主要 原因是气泡扰动了边界层。当过冷度较大时，水流温 度比较低，汽泡还来不及冲破边界层就已经凝结了， 这是汽泡对边界层的扰动不是很强烈，所以换热系数 提高的并不多。过冷度减小到水温就越接近于饱和温 度，汽泡就越不容易凝结成水，它走的距离就越大， 对边界层的破坏作用就越大，因而放热系数大大增加。 但过冷度小到一定程度，汽泡已经能够冲破边界层厚 度，这时即使再减小过冷度，放热系数也不会再提高 了，因为对流换热的热阻主要集中在热边界层内，湍 流中心区的扰动本来就很强烈，小汽泡的扰动作用在 那里是微不足道的，并且小汽泡一进入主流核心区就 凝结掉了
常用的泡核沸腾传热关系式
TW
TS
q 25(106
)0.25
exp( p / 6.2)
TW
TS
q 22.65(106
)0.5
exp( p / 8.7)
以上两式表明，在欠热和饱和沸腾工况下，传热机理 或传热关系式与欠热度TSUB（或含汽率xE）和流动速 度u（或质量流密度G）无关，主要受壁面过热度 （TW-TS）和系统压力p所支配。
最小膜态沸腾点和过渡沸腾工况
最小膜态沸腾点D：在降低壁面热流密度时， 可以发生从膜态沸腾向泡核沸腾的直接转变， 该转变点叫最小膜态沸腾点D。它是稳定膜态 沸腾的低限，相应于连续汽膜的破坏和液-固接 触的开始点。膜态最低热流密度qmin。
沸腾传热 ppt课件
影响池式沸腾的因素
系统压力 主流液体的温度（或欠热度）：欠热度对传热
强度影响很小，但对qc有显著影响，qc随欠热 度的增加而升高。 加热表面粗糙度：壁表面越粗糙，泡化空穴越 大，使泡核沸腾传热增强； 壁面方位和尺寸。 其他如液-壁接触角和液体中含不凝气体等
控制热流密度加热时大空间 饱和沸腾换热的烧毁点：
临界热流密度
C点--临界热流密度点（CHF）：标志着泡核沸 腾的上限。在C点之后由于部分加热表面被整 齐覆盖而使传热减弱。或者可能因为q的稍微 增加而导致壁温骤然增加（近1000℃），将可 能导致壁面烧毁。因此qmax亦称为烧毁点。
两种机理：1、汽泡合并；2、流体动力学不稳 定性（造成的结果都是蒸汽覆盖表面而传热恶 化）
随着q的增加，在 加热面上产生气泡， 但很快在跃离壁面 之前就被冷凝了， 在热边界层引起微 量的对流
当液体温度接近ts 时，气泡在加热面 上长大并跃离壁面， 它们升向自由表面 的过程中，被冷液 体所冷凝
当液体达到饱和温 度时，气泡将不再 在液体中凝结，而 是上升到自由表面
两种临界热流密度点（CHF）工况
TW TW TS TSUBTS Tf
大容积沸腾传热
定义:浸没在池内（大容积内）原来静止 （或流速很低）液体内的受热面上产生的 沸腾。又称池式沸腾。
当池内液体整体温度比系统压力下的饱和温度 低时的沸腾叫欠热沸腾；当池内液体处在与系 统压力相应的饱和温度时的沸腾叫饱和沸腾
饱和沸腾： tf ts，twts
，G是给定的，故易算出通道壁面温度超过液体饱和温度的起
in
➢ 当壁面温度超过饱和温度时，不会立即就形成稳定 的过冷沸腾
在液体的单相对流区与 充分发展的过冷区之间 存在一个“部分沸腾” 区
沸腾传热过程的流体力学特性及其应用
沸腾传热过程的流体力学特性及其应用沸腾传热是在高温下，液体内部产生气泡并通过气泡的形成、生长和脱落来传递热量的一种传热方式。
沸腾传热广泛应用于多个领域，包括化工、电力、核工程等。
本文将探讨沸腾传热过程中的流体力学特性以及其在工程中的应用。
一、沸腾传热的基本原理沸腾传热的基本原理是液体受热后产生气泡，在气泡形成与脱落过程中传递热量。
沸腾传热过程中的三个关键阶段是沸腾核形成、沸腾核生长和沸腾核脱落。
沸腾传热的热阻主要集中在液体与气泡的传热界面上。
这种传热方式快速高效，能够在相对较小的温差下实现大量热能的传递。
二、沸腾传热的流体力学特性1. 沸腾区域分布：沸腾过程中存在沸腾区域和非沸腾区域。
沸腾区域通常位于热源附近，而非沸腾区域则是在沸腾区域边界及其外部。
沸腾区域的形状和大小与流体特性以及热源参数有关。
2. 沸腾传热系数：沸腾传热系数是评价沸腾传热效果的重要指标。
沸腾传热系数与沸腾区域的形态、液体和热源的性质以及流体边界层的热传导等因素密切相关。
提高沸腾传热系数可以通过增加沸腾区域的表面积、增加液体活力度以及改变热源参数等途径。
3. 带泡沸腾和无泡沸腾：沸腾传热可以分为带泡沸腾和无泡沸腾两种形式。
带泡沸腾是典型的沸腾现象，气泡在液体中形成、生长和脱落。
无泡沸腾则是在微米尺度下进行，液体在高温下发生相变，形成气体通道进行热传导。
三、沸腾传热的应用1. 化工工程：沸腾传热广泛应用于化工过程中的换热设备，如蒸发器、冷凝器等。
沸腾传热可以提高换热效率，加快传热速度，提高生产效率。
此外，在化工反应器的温度控制中，沸腾传热也有重要应用。
2. 电力工程：电力发电中的锅炉中广泛采用沸腾传热方式。
燃料在锅炉内燃烧产生高温烟气，通过锅炉水管中的沸腾传热将热能转化为蒸汽，用于推动汽轮机发电。
沸腾传热的高效率和可靠性使得电力工程中广泛采用。
3. 核工程：核反应堆中的沸腾传热是核能发电的重要环节。
核燃料的分裂产生大量热能，需要通过冷却剂来控制温度。
沸腾传热过程
C = 90W 0.33 /( m 0.66 ⋅ K )
17
沸腾传热系数计算
的绝对压力下， 例1 在1.013×105Pa的绝对压力下，水在 w=113.9℃的 × 的绝对压力下 水在t ℃ 铂质加热面上作大容器内沸腾， 铂质加热面上作大容器内沸腾，试求单位加热面积的汽 化率。 化率。 壁面过热度△ 从图6-6知处于核态 解： 壁面过热度△t=113.9-100 ℃，从图 知处于核态 沸腾区，因而可按式(6–18)求取 q 。 沸腾区，因而可按式 求取 从附表查得：对于水 铂组合 铂组合： 从附表查得：对于水-铂组合：C wl = 0.013 从附录查得， 时水和水蒸气的物性为： 从附录查得，t s = 100°C 时水和水蒸气的物性为：
St −1 = C wl ⋅ Re 0.33 ⋅ Prls
St = Nu r = Re⋅ Pr C pl ⋅ ∆t
式中， 汽化潜热； 式中，r — 汽化潜热； 饱和液体的比定压热容； Cpl — 饱和液体的比定压热容； g — 重力加速度； 重力加速度； 饱和液体的动力粘度； ηl —饱和液体的动力粘度； 饱和液体的动力粘度 Cwl — 取决于加热表面－液体组合 取决于加热表面－ 情况的经验常数； 情况的经验常数； q — 沸腾传热的热流密度； 沸腾传热的热流密度； s — 经验指数，水s = 1,否则 经验指数， 否则s=1.7。 否则 。
C
D F
A B
E
9
沸腾传热机理 管内沸腾传热：
竖直管内强制对流沸腾： 流动类型 • 单相水 • 泡状流 • 块状流 • 环状流 • 单相汽 换热类型 • 单相对流换热 • 过冷沸腾 • 液膜对流沸腾 • 湿蒸汽换热 • 过热蒸汽换热
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沸腾传热过程
l —饱和液体的动力粘度；
Cwl — 取决于加热表面－液体组合 情况的经验常数；
q — 沸腾传热的热流密度；
s — 经验指数，水s = 1,否则s=1.7。
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沸腾传热系数计算
表 取决于加热表面－液体组合情况的经验常数Cwl
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沸该腾式传还可热以系改数写计成算以下便于计算的形式
汽泡的产生和脱离速度几乎不 变，在壁面上形成稳定的汽膜。
E 区：辐射比例小 F区：辐射所占比例越来越大
CDቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F
AB
E
9
沸腾传热机理
管内沸腾传热：
➢ 竖直管内强制对流沸腾：
流动类型 • 单相水 • 泡状流 • 块状流 • 环状流 • 单相汽
换热类型 • 单相对流换热 • 过冷沸腾 • 液膜对流沸腾 • 湿蒸汽换热 • 过热蒸汽换热
上式可以改写为：
q
l
r
g(l
v
)
1
2
C pl
Cwl
r
t Prls
3
（*）
可见，q ~ t3 ，因此，尽管有时上述计算公式得到
的q与实验值的偏差高达100％，但已知q计算 t 时，
则可以将偏差缩小到33％。这一点在辐射换热种更为 明显。计算时必须谨慎处理热流密度。
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沸腾传热系数计算
安全工程系列讲座 传热强化新技术及其工程应用
沸腾传热过程
周帼彦 副教授 2011-10-18
提纲
1 沸腾传热过程简介
2 沸腾传热机理 3 沸腾传热系数计算
4
影响沸腾传热的主要因素
5
沸腾传热过程强化
化工原理第三章_传热-学习要点
传热(Heat transfer)是指由于温度差而引起的能量传递过程。 热传导 (Heat conduction)：由于物体内部微观粒子热运动而 引起的热量传递现象。（固体或静止流体中） 热对流 (Heat convection)：由于温度不同的流体之间发生相 对位移而引起的热量传递现象。（流体流动中） 自然对流：温差导致密度差导致流体流动 强制对流：外力强制流体流动 热辐射 (Heat radiation) ：温度不同的物体之间发射与吸收 电磁波的能量不同，从而引起热量传递现象。（任 何物体中，高温条件下显著） 实际传热过程中，往往是多种传热形式的组合。
3.4.2 总传热系数 (Overall heat transfer coefficient )
基于管外表面积： 1 1 b d o 1 d o
Ko
o
dm
i di
1 1 b di 1 di 基于管内表面积： Ki i d m o do
dm 1 b dm 基于管平均面积： K m i di o do
多液滴，并沿壁面落下 。
* 蒸气与低温壁面直接接触，因此滴状冷凝传热效果好于膜 状冷凝。
3.3 对流传热 Convection Heat Transfer
3.3.3 对流传热系数 (Convective heat transfer coefficient )
3.3.3.4 蒸汽冷凝
影响冷凝传热的因素(P131) ① 液体的性质： λ↗ ,ρ↗, μ↘ → α↗ α水> α有机 ② 冷凝液膜两侧的温度差：α= f (Δt-1/4) Q =α· Δt A· ③ 蒸气中不凝气体（设置放气口，定期排不凝气体）
化工原理选择填空题
一、填空题1、流体在圆直管内呈层流流动时，其流速在径向的分布呈（）型，最大速度位置在（），最大速度与平均速度的比值为（）。
★★★【答案解析】抛物线，管中心，22、其他条件不变，被输送流体的温度提高，离心泵的允许安装高度；提高上游容器的操作压强，离心泵的允许安装高度。
★★★★【答案解析】下降，升高3、处在同一水平面的液体，维持等压面的条件必须是。
★★★【答案解析】连续的、静止的、连通的同种液体⁄的某液体（该溶液的其他性质与水相同），与输送水相比，离心泵的4、用离心泵输送ρ=1200kg m3流量，扬程，轴功率。
★★★★【答案解析】不变，不变，变大5、某油品在∅219×9.5mm的管路中作定态流动，用毕托管测得管中心的速度为0.88m/s，油品的运动黏度为5.5×10−5m2s⁄，则油管内的流型属于（），该油品在水平直管中输送1km所产生的阻力损失为（）J/kg。
★★★★★【答案解析】层流，19.46、流体在管内作层流流动，若仅增大管径，则摩擦因素（），直管阻力（），计算局部阻力的当量长度（）。
★★★★【答案解析】增大，减小，变大7、密度ρ＝1000kg/m，粘度μ=1厘泊的水,在内径为d=100mm,以流速为1m/s在管中流动时,其雷诺数等于，其流动类型为。
★★★★★【答案解析】10 ，湍流8、离心泵输送的液体粘度越大，其扬程，流量，轴功率，效率。
（越大、越小、不变）★★★【答案解析】越小，越小，越大，越小9、米糠油在管中作流动，若流量不变, 管径不变，管长增加一倍，则摩擦阻力损失为原来的倍。
★★★★【答案解析】210、离心泵开动以前必须充满液体是为了防止发生。
启动往复泵时灌泵。
（需要、不需要），往复泵适用于。
★★★【答案解析】气缚现象，不需要，流量较小、扬程较高的场合11、当20℃的甘油(ρ=1261kg/m3, μ=1499厘泊)在内径为100mm的管内流动时, 若流速为1.0m/s时, 其雷诺准数Re为，其摩擦阻力系数λ为。
沸腾传热强化技术及方法
沸腾传热强化技术及方法
1沸腾传热强化技术
沸腾传热强化技术是一项用于提高传热效率的技术，它的工作原理是利用沸腾运动来加速传热。
沸腾是液体中气体粒子的游动，其中气态微粒子随机移动，就像水里漂浮的木屑。
然后，蒸汽颗粒将被冲入液体中，催生更多的新空气微粒，形成一个正负电荷的吸引力。
随着电荷的积聚，蒸汽颗粒将穿过液体分子的空隙，加快传热速度。
2传热强化技术的应用
沸腾传热强化技术主要应用于供暖和空调设备，以降低能耗改善系统性能。
目前，沸腾传热强化被广泛应用于空调系统、供暖系统、减温系统和恒温器等装置，以提高设备的传热效率。
3沸腾传热强化技术方法
沸腾传热强化技术方法主要有两种：自然沸腾传热和机械沸腾传热。
自然沸腾传热方法是利用液体的自然沸腾运动，借助蒸汽的气态变化，来加速传热；而机械沸腾传热方法是通过直接作用于液体上的机械电能，借助外加的振动源，来生成蒸汽，加速传热。
通过上述方法，沸腾传热强化技术可有效提高传热效率，为绿色供热、空调技术及能源综合利用技术的发展提供了有效可行的解决方案。
高等传热学课程论文--沸腾传热特点简介
研究生“高等传热学”论文重庆大学动力工程学院沸腾传热特点的综述摘要：介绍了水平管内及竖直管内流动沸腾的流型图，池沸腾及管内流动沸腾的传热强化技术，窄微流道内沸腾的传热特性。
并对沸腾传热的研究方进行了展望。
关键词：沸腾传热、流型图、强化技术、传热特性1、引言沸腾传热和汽液两相流是由本质上十分复杂的沸腾和两相流动两种物理现象耦合在一起的一种热流体流动过程，在核能、火箭、航天、材料等技术领域和能源、动力、石油、化工、冶金、制冷、食品、造纸等工业中得到了广泛的应用。
管内流动沸腾按管道布置方式主要有水平管内流动沸腾，竖直管内流动沸腾两种方式；按流道结构分主要有圆管内流动沸腾与矩形流道内的流动沸腾；按流道的尺寸分主要有常规流道及窄微流道两种。
本文主要对不同管内流动方式的特点进行综述。
2、水平管内流动及竖直管内流动沸腾2.1 水平管内的流型水平流动下流场受到重力场作用，呈较显著的相分布不均匀性。
常见的水平同向流动的流型主要有弥散泡状流、层状流、间歇流和弥散环状流。
弥散泡状流的示意图如图1所示，从图中可以看出汽泡收到浮力影响，弥散在流道顶部。
随着流速增大汽泡成泡沫状弥散与整个流道。
图1 弥散泡状流的示意图层状流又可细分为纯层状流和波状层状流。
纯层状流的示意图如图2所示，从图中可以看出汽相在流道上部流动，液相在流道底部流动，重力使两相完全分离，两相交界面光滑。
随着汽相流速增大，汽液相界面呈波状，便进入波状层状流，其示意图如图3所示。
图2纯层状流示意图图3波状层状流示意图间歇流的示意图如图4所示，从图中可以看出间歇流是液相和汽相各自呈不同的构形在流道内交替出现。
其中间歇流又可细分为塞状流、半弹状流和弹状流。
塞状流：汽泡呈弹状且偏离于流道顶部流动。
弹状流：液相呈连续相，夹杂有小液滴的汽块偏置于流道顶部并与泡沫状液块相同。
这两种流型的间歇性都可能导致压力突然变化，引起工程中最感困惑的流道振荡破坏。
半弹状流与弹状流的差异仅是泡沫状液块界面呈波状且不与流道顶部相接触。
沸腾换热的传热特性及机理研究
沸腾换热的传热特性及机理研究沸腾换热是一种广泛应用的传热方式，在工业和科技领域有着广泛的应用。
沸腾换热的特点是传热速度快，传热效果好，被广泛应用于工业领域中。
在沸腾换热过程中，液体接触到加热表面时，其表面温度超过了液体的饱和温度，从而形成了蒸汽泡。
这些蒸汽泡会在液体中上升，从而带走了液体中的热量，从而实现了传热。
沸腾换热的这种机制是一种非常重要的传热方式。
除了这种传热方式之外，沸腾换热还具有一些其他的特点。
沸腾换热传热速度很快，远远快于自然对流和强迫对流。
另外，沸腾换热还可以显著的提高传热系数，从而在工业和科技领域中被广泛应用。
在沸腾换热的研究中，还发现了一些有趣的现象。
例如，民族式沸腾，这是沸腾换热的一种反卷性状现象。
另外，在沸腾换热过程中，还存在着一些缺陷区域，这些区域可能会降低传热效果，从而影响工业生产的效率。
因此，在研究沸腾换热的过程中，需要注意到这些现象，以便更好地提高沸腾换热的效率。
此外，在研究沸腾换热的过程中，还需要考虑沸腾换热的机理。
沸腾换热的机理是非常重要的，因为只有了解了沸腾换热的机理，才能更好地提高沸腾换热的效率，并压缩设备成本。
沸腾换热的机理是非常复杂的。
大部分人可能会认为，沸腾换热的机理就是液体接触到加热表面时，蒸汽泡会形成。
但实际上，沸腾换热的机理还涉及到了很多因素，例如液体性质、加热方式、加热强度等。
因此，在研究沸腾换热的机理时，需要充分考虑这些因素的影响。
一些研究表明，在沸腾换热的过程中，液体的表面张力起着非常重要的作用，可以影响沸腾换热的传热效率。
另外，在不同的加热方式下，沸腾换热的机理也是不同的。
例如，在微重力下，沸腾换热的机理就与地球重力下的沸腾换热机理有所不同。
此外，加热强度也是影响沸腾换热机理的另一个重要因素。
在高加热强度下，沸腾换热机理受到的影响可能会超过其他因素的影响。
因此，研究沸腾换热的机理非常重要。
这种传热方式的高效、高速、低成本等特点，使得它在工业生产和科技创新中有着广泛的应用。
沸腾换热名词解释
沸腾换热名词解释
嘿，咱今儿来聊聊沸腾换热这个事儿哈！你说啥是沸腾换热呀？就好比你煮开水的时候，水咕嘟咕嘟地冒泡，那热量不就从火传递到水里啦，这过程就是沸腾换热呀！
想象一下，那水在锅里欢快地翻滚着，热气腾腾的，这可不就是热量在欢快地传递嘛！沸腾换热就像是一场热闹的舞会，热量是主角，水就是那个尽情舞动的舞者。
你看啊，在我们的生活中，沸腾换热可太常见啦！家里的水壶烧水，不就是沸腾换热在发挥作用嘛。
还有那锅炉房里，热水通过管道把温暖送到各个房间，这也是沸腾换热的功劳呀！它就像一个勤劳的小蜜蜂，默默地为我们服务着。
那沸腾换热有啥特点呢？嘿嘿，这可多了去了。
它的换热效率可高啦！就像一个超级大力士，能快速地把热量传递出去。
而且呀，它还很灵活呢，可以在不同的条件下工作，不管是高温还是低温，它都能应对自如。
就好比一个优秀的运动员，不管是在炎热的夏天还是寒冷的冬天，都能发挥出自己的实力。
沸腾换热不也是这样嘛，不管环境怎么变，它都能稳稳地完成自己的任务。
你说这沸腾换热神奇不神奇？它虽然看不见摸不着，但却在我们生活中无处不在呀！没有它，我们的生活可就没那么方便咯！
咱再想想，要是没有沸腾换热，那冬天我们怎么取暖呀？洗澡水怎么烧热呀？哎呀，简直不敢想象没有它的日子会是啥样！
所以呀，沸腾换热可真是个了不起的东西呢！我们可得好好珍惜它，好好利用它，让它为我们的生活带来更多的便利和温暖。
它就像是我们生活中的一个好朋友，默默地陪伴着我们，为我们付出着。
你说，我们能不爱它吗？反正我是爱死它啦！哈哈！。
传热学《沸腾换热现象》PPT课件-10分钟试讲课件
4 ）稳定膜态沸腾
从 qmin 开始，随着 t 的上升， 气泡生长速度与跃离速度趋于平衡。 此时，在加热面上形成稳定的蒸汽膜 层，产生的蒸汽有规律地脱离膜层， 致使 t 上升时，热流密度 q 上升， 此阶段称为稳定膜态沸腾。
情况说明：
（ 1 ）峰值 qmax ，称为临界热流密度，亦称烧毁点。 对于依靠控制热流密度的设备如点加热器、核 反应堆，一旦热流密度超过峰值，工况将沿虚 线调至稳态膜态沸腾，温差将猛的突升1000℃，
研究表明：壁面上狭缝、凹坑、细缝等最有可能成为气化核心， 因为相比于平直面上的液体，这些地方的液体更容易受到加热的 影响，且狭缝更容易残留气体。
本章小结：
(1) 沸腾换热定义及分类 (2) 大容器饱和沸腾曲线 (3) 汽化核心形成
③随着 t 的增大， q 增大，当 t 增 大到一定值时， q 增加到最大值 ，汽 泡扰动剧烈，汽化核心对换热起决定作 用，则称该段为核态沸腾（泡状沸腾）。
其特点：温压小，换热强度大，其终点 的热流密度 q 达最大值 。工业设计中 应用该段。
3）过渡沸腾
从峰值点进一步提高 t ，热流密度 q 减小；当 增大到一定值时，热流密度 减小到 qmin ，这一阶段称为过渡沸腾。该 区段的特点是属于不稳定过程。 原因：汽泡的生长速度大于汽泡跃离加 热面的速度，使汽泡聚集覆盖在加热面 上，形成一层蒸汽膜，而蒸汽排除过程 恶化，致使 q m 下降。
不同的阶段：自然对流、核态沸
腾、过渡沸腾、稳定膜态沸腾， 如图所示：
从曲线变化规律可知：随壁面过热度的增大，区段Ⅰ、 Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ将整个曲线分成四个特定的换热过程，其特 性如下： 1）自然对流段（液面汽化段）
壁面过热度小时（图中 t 4 ℃）
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最小膜态沸腾点和过渡沸腾工况
最小膜态沸腾点D：在降低壁面热流密度时， 可以发生从膜态沸腾向泡核沸腾的直接转变， 该转变点叫最小膜态沸腾点D。它是稳定膜态 沸腾的低限，相应于连续汽膜的破坏和液-固接 触的开始点。膜态最低热流密度qmin。
过渡沸腾工况CD：汽液交替覆盖加热表面，表 现出瞬态变化的传热特性，因此是一种不稳定 工况。其特点是随壁面过热度的升高，热流密 度反而下降。
➢ 沸腾起始点(ONB)的判别:
如图，当加热面的温度小于流
体在该特定位置的饱和温度，
即 t w t s 时，是不会产生沸
腾的，显然产生沸腾的下限为
：
ts tw
∵
tw
tf
z
q h
t
f
(z)
4zq Gcp D
t
f
,in
∴
ts
q
4z Gcp D
垂直管内对流沸腾的流型和传 热工况（低q）
A：单相液体对 流 B：欠热泡核沸 腾 C+D：饱和泡 核沸腾 E+F：通过液膜 的强制对流蒸 发传热 G：缺液区传热 H：单相蒸汽对 流传热
高热流密度下的对流沸腾的流 型和传热工况
DNB-偏离泡核沸腾：在很高热流 密度下,当气泡产生的频率高到在 汽泡脱离壁面之前就形成了汽膜 时，就发生偏离泡核沸腾(即 DNB型CHF)。
1
h
t f ,in
过冷沸腾中壁面温度和液体温度的分布
➢ 沸腾起始点(ONB)的判别:
对于：ts
q
4z Gcp D
1
h
tf
,in
令：ts t f ,in tsub in
则得： tsub
in
常用的泡核沸腾传热关系式
TW
TS
q 25(106
)0.25
exp( p / 6.2)
பைடு நூலகம்
TW
TS
q 22.65(106
)0.5
exp( p / 8.7)
以上两式表明，在欠热和饱和沸腾工况下，传热机理 或传热关系式与欠热度TSUB（或含汽率xE）和流动速 度u（或质量流密度G）无关，主要受壁面过热度 （TW-TS）和系统压力p所支配。
TW TW TS TSUB TS Tf
大容积沸腾传热
定义:浸没在池内（大容积内）原来静止 （或流速很低）液体内的受热面上产生的 沸腾。又称池式沸腾。
当池内液体整体温度比系统压力下的饱和温度 低时的沸腾叫欠热沸腾；当池内液体处在与系 统压力相应的饱和温度时的沸腾叫饱和沸腾
流动沸腾
流动沸腾： 管内沸腾比大空间沸腾更为复杂，因为它的沸腾工况不 仅与压力、热通量有关；而且还受到流体的流速、流体中 每一管道截面上的蒸汽含量的影响。对这方面的了解还不 够，这里仅能在大空间沸腾研究的基础上对管内流动沸腾 加以概括介绍。 在较低热流密度时，流动沸腾的六种形式：单相对流传热、 欠热泡核沸腾、饱和泡核沸腾、通过液膜的强制对流蒸发 传热、缺液区传热和单相蒸汽对流传热。 在较高热流密度时，当汽泡产生的频率高到在汽泡脱离壁 面之前就形成汽膜时，就发生偏离泡核沸腾（即DNB型 CHF)。在DNB后是反环状流型，相应的传热工况为膜态沸 腾。
——热流密度不断增加到qc （106W/m2）附近时,沸腾状
态将由C点沿红线跳跃至E点， 壁温突然升至1000 ℃以上，
设备将在瞬间烧毁。
实例：在高压锅炉水冷壁设计中，务必使热流密度小于106W/m2
水的大空间沸腾 换热计算式：
已知热流密度： h 0 .5 3 3 q 0.7 p 0.1 5 已知壁温： h 0 .1 2 2 p 2.3 3 p 0.5
影响池式沸腾的因素
系统压力 主流液体的温度（或欠热度）：欠热度对传热
强度影响很小，但对qc有显著影响，qc随欠热 度的增加而升高。 加热表面粗糙度：壁表面越粗糙，泡化空穴越 大，使泡核沸腾传热增强； 壁面方位和尺寸。 其他如液-壁接触角和液体中含不凝气体等
控制热流密度加热时大空间 饱和沸腾换热的烧毁点：
随着q的增加，在 加热面上产生气泡， 但很快在跃离壁面 之前就被冷凝了， 在热边界层引起微 量的对流
当液体温度接近ts 时，气泡在加热面 上长大并跃离壁面， 它们升向自由表面 的过程中，被冷液 体所冷凝
当液体达到饱和温 度时，气泡将不再 在液体中凝结，而 是上升到自由表面
核态沸腾传热
q
当液体温度远小于 ts时，在ONB上没 有明显可见的气泡, 只有热的液体从过 热边界层流到冷的 液体中去
过冷度（欠热度）
过冷沸腾换热系数比单相水的对流换热系数高的主要 原因是气泡扰动了边界层。当过冷度较大时，水流温 度比较低，汽泡还来不及冲破边界层就已经凝结了， 这是汽泡对边界层的扰动不是很强烈，所以换热系数 提高的并不多。过冷度减小到水温就越接近于饱和温 度，汽泡就越不容易凝结成水，它走的距离就越大， 对边界层的破坏作用就越大，因而放热系数大大增加。 但过冷度小到一定程度，汽泡已经能够冲破边界层厚 度，这时即使再减小过冷度，放热系数也不会再提高 了，因为对流换热的热阻主要集中在热边界层内，湍 流中心区的扰动本来就很强烈，小汽泡的扰动作用在 那里是微不足道的，并且小汽泡一进入主流核心区就 凝结掉了
饱和沸腾： t f ts，tw ts
过冷沸腾： t f ts，tw ts
大空间饱和沸腾 过程的四个阶段： （控制壁温加热）
对流沸腾 过渡态沸腾
泡态沸腾 膜态沸腾
大容积沸腾传热
大容器饱和沸腾曲 线（左图）：
A点前：自然对流区； AB-核态（微弱）沸腾 BC-泡核沸腾 CD-过渡沸腾 DE和EF-稳定膜态沸
泡核沸腾进一步解释
由于汽泡在加热面上连续不断地生成和脱离表面后的 运动，从而加剧了层流底层的扰动，所以，液体在管 内流动时，有过冷沸腾时的放热系数要比无过冷沸腾 时的放热系数大得多。
在q较小，和过冷度较大的情况下，由于（tw-ts)较小， 形成的汽泡很少，而且主流水温比饱和温度低得较多， 故汽泡脱离加热面后只能运动一段很短距离就被凝结 掉了，所以此时换热没有明显的增加；
沸腾传热
为什么要研究沸腾换热
前面研究了单相流体和固体壁面间的对流换热．在反应 堆热工计算中，还会遇到液体沸腾或蒸汽凝结等有相变 的对流换热，在动力堆热工系统中，蒸汽发生器中必然 遇到沸腾时的对流换热。在压水堆堆芯中，为了提高堆 的热功率，允许燃料元件包壳外表面的温度超过水的饱 和温度，即在活性区内存在着不同程度上的过冷沸腾。 在正常运行状态下一般允许堆芯内冷却剂发生泡核沸腾, 即在堆芯内平均通道的出口段允许出现欠热泡核沸腾， 在最热通道的出口段甚至还允许出现饱和泡核沸腾。
稳定膜态沸腾（DEF）
机理：一层连续的蒸汽膜覆盖在加热表面上， 热量的传递主要通过这层蒸汽膜的导热、对流 和热辐射，蒸汽以汽泡的形式从汽膜中逸出。 主要热阻局限在这层汽膜中。壁面与液体之间 的温差非常大，液体不能接触壁面，以维持汽 膜的稳定。
膜态沸腾换热系数比核态小得多，高热流你读 下燃料包壳的温度必升得很高，因此反应堆正 常运行时不允许发生膜态沸腾。
临界热流密度工况是指传热机理正好发生变化 而使传热系数突然下降的状态。临界热流密度 （CHF）则指在该工况下的热流密度值。
偏离泡核沸腾工况（DNB）：在高热流密度下，由 泡核沸腾直接向膜态沸腾的转变，后果是烧毁。
蒸干(dry out)：在低热流密度和高含汽率的环流流 动区，附壁液膜会因蒸干或撕破等原因而消失，从 而导致壁面干涸。蒸干时的热流密度远低于实际烧 毁的热流密度。壁温上升不很剧烈，一般不会使壁 面烧毁。
临界热流密度
C点--临界热流密度点（CHF）：标志着泡核沸 腾的上限。在C点之后由于部分加热表面被整 齐覆盖而使传热减弱。或者可能因为q的稍微 增加而导致壁温骤然增加（近1000℃），将可 能导致壁面烧毁。因此qmax亦称为烧毁点。
两种机理：1、汽泡合并；2、流体动力学不稳 定性（造成的结果都是蒸汽覆盖表面而传热恶 化）
在水冷核反应堆的某些事故规程中,堆芯内燃料元件外表 面可能经历欠热泡核沸腾、饱和泡核沸腾、强迫对流蒸 发、临界对流蒸发、临界热流密度、过渡沸腾和膜态沸 腾等一系列沸腾传热工况。
两种基本的沸腾型式：大容积沸腾和流动沸腾
两个定义：壁面过热度和欠热度
壁面过热度：壁 面温度与饱和温 度之差
欠热度：饱和温 度与主流流体温 度之差
随着q的增加，在 加热面上产生气泡， 但很快在跃离壁面 之前就被冷凝了， 在热边界层引起微 量的对流
当液体温度接近ts 时，气泡在加热面 上长大并跃离壁面， 它们升向自由表面 的过程中，被冷液 体所冷凝
当液体达到饱和温 度时，气泡将不再 在液体中凝结，而 是上升到自由表面
两种临界热流密度点（CHF）工况
随着q的增加，在 加热面上产生气泡， 但很快在跃离壁面 之前就被冷凝了， 在热边界层引起微 量的对流
当液体温度接近ts 时，气泡在加热面 上长大并跃离壁面， 它们升向自由表面 的过程中，被冷液 体所冷凝
当液体达到饱和温 度时，气泡将不再 在液体中凝结，而 是上升到自由表面
核态沸腾传热
q
当液体温度远小于 ts时，在ONB上没 有明显可见的气泡, 只有热的液体从过 热边界层流到冷的 液体中去
q
4z Gcp D
1 h
凡满足上式的都落入图中A区，在这个区域内不会产生任何气泡
随着距离z的增加，斜率减小；而质量流密度G、通道直径D或换热系数的增 加，斜率则增大
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