传热学大全ppt课件

三、膜状凝结换热影响因素
• 包括影响膜的厚薄及其运动状态各个影响因 素，如液膜流态(层流、紊流)、凝结壁面位 置(水平壁、竖壁、倾斜壁，管束排列数)， 壁面形状(管内、管外)等，此外还有诸如蒸 气速度、不凝性气体的存在、固体表面粗糙 度、蒸气中含油、过热蒸气、热物性、壁面 的几何尺寸、蒸气与壁面的温差等等。
•
2、沸腾换热
• 当壁温高于液体的饱和温度时，发生沸腾过 程。
一、沸腾换热分类
1大空间沸腾与有限空间沸腾 • 高于饱和温度的热壁面沉浸在具有自由表面的液
体中所进行的沸腾，称为大空间沸腾，又称池沸 腾；沸腾过程受到沸腾空间的限制，沸腾产生的 蒸气和液体混合在一起，构成汽液两相混合物 （两相流），称为有限空间沸腾，又称受迫对流 沸腾或管内沸腾。
• 在珠状凝结时，由于冷凝液不能完全覆盖冷凝壁面，可认为换热是在 蒸气与液珠表面和蒸气与裸露的壁之间进行的，由于液珠的表面积比 它所占的壁面面积大很多，而且裸露的壁面无液膜形成的热阻，故珠 状凝结的换热性能远比膜状凝结为好，而具有很高的表面传热系数。
• 在一般工业设备中均为膜状凝结，因为珠状凝结很不稳定，目前还难 于获得实用的持久性珠状凝结过程(除水银等不润湿壁面的介质外)。
一、凝结换热分类
• 蒸汽与温度低于其饱和温度的固体壁面接 触时，就会放出汽化潜热而凝结成液体依 附于壁面上。根据冷凝液的流动状况，凝 结换热可分为膜状凝结和珠状凝结。
• 冷凝液能够很好地浸润固体壁面，也就是液体对 壁面附着力>液体的表面张力,那么冷凝液就会沿
着壁面形成稳定的液膜，我们称之为膜状凝结；
• 泡态沸腾区（图中的BC 线段）―在此区段 中随着液体过热度的增加，液体的总体温度 也不断地升高而达到或大于饱和温度。加热 壁面上产生汽泡的地点（常称之为汽化核心） 逐步增多，汽 泡不断地在壁面上产生、长
大、跃离，并在液体浮升力的作用下运动最 后上升到液体的自由面。由于汽泡数目的增 加，其运动导致液体的剧烈扰动，其跃离过 程也造 成液体对壁面的冲刷，这些都会使 沸腾换热过程得到加强。在C点△t≈30℃。
三种热量传递方式并不是单独出现，在传热过 程中三种热量传递方式常常联合起作用
四、凝结与沸腾换热
1、凝结换热
• 在工程上和日常生活中存在着大量发生相变的传 热过程，如蒸汽的凝结、液体的沸腾、液体的蒸 发、液体的凝固以及固体的熔化等。
• 当流体在与固体壁面进行相变换热过程中，因流 体潜热的释放或吸收而使这种热交换过程的强度 远大于同种流体无相变时的换热强度。而且当流 体为饱和流体时，相变换热过程中流体温度将不 发生变化。
2过冷沸腾与饱和沸腾 • 流体处于末饱和状态即流体温度低于饱和温度的
沸腾现象，称为过冷沸腾；而液体温度始终保持 大于液体的饱和温度，则称为饱和沸腾。
二、沸腾换热机理
• 把一个加热器浸没在饱和水中，使之温度逐 步增加，并观察加热器表面上的沸腾过程， 并得出加热热流密度q与过热度Δt=tw-ts的 关系曲线，这就是饱和水大空间沸腾曲线， 如图所示
基本规律：黑体辐射的斯蒂藩—玻耳兹曼定 律。
三．传热过程
• 1.热量从壁一侧的流体通过壁传递给另一侧 流体， 称为传热过程。
3.传热热阻：
RK
1 h1
1 h2
传热系数K是表征传热过程强弱的物理量。 既然对流换热表面传热系数h是过程量，它常作为 传热过程的一个环节，因而传热系数也是过程量。
• 如果冷凝液不能够很好地浸润固体壁面， 也就是液体对壁面附着力>液体的表面张力,
那么冷凝液就会在壁面上形成一个个小的 液珠，我们称之为珠状凝结。
二、凝结换热机理 • 在膜状凝结时由于冷凝壁面被冷凝液覆盖，凝结只能在膜的表面进行，
蒸汽凝结放出的汽化潜热必须通过导热和对流方式传递给液膜后由壁 面带走，故膜的厚薄及其运动状态(层流或紊流)对换热的影响很大， 形成膜状凝结的主要热阻，而这些又取决于壁的高度(液膜流程长度) 以及蒸气与壁的温度差。一般地说，层流膜状凝结表面传热系数是随 壁的高度及温度差的增加而降低，而紊流膜状凝结与此相反。
• 沸腾曲线可以分为四个主要的区域：
• 对流沸腾区（图中的AB 线段）―壁面附近 的液体的过热度较小，△t<3-5℃，而液体 的总体温度低于饱和温度，壁面上能产生 的汽泡的地方很少，处于较低强度的过冷 沸腾状 态。壁面与流体之间的热交换也以
自然对流换热为主。由于存在一定程度的 沸腾现象，在该区段的换热强度要比单纯 的自然对流换热强
•①
tA
或
q t
• ②导热热阻
温度差t q 热阻Rt
Rt
• ③λ的物理意义：具有单位温差的单位厚度 物体，在它的单位面积上每单位时间的导 热量，
w m C
• 2.热对流：热对流指流体中温度不同的各部 分物质在空间发生宏观相对运动引起的热 量传递现象。热对流通常不能以独立的方 式传递热量，它必然伴随着热传导。
• ①对流换热：流体与固体壁间的换热称为 对流换热
• 3.热辐射： 当物质微观粒子(原子)内部的电子受激和振
动时，将产生交替变化的电场和磁场，所发出电 磁波向空间传播，即为热辐射。从物理本质上讲， 热辐射(thermal radiation)和其他所有各种辐射一 样，都是电磁波。它们之间的内在区别是导致发 射电磁波的激励方式不同，而外在表现是发射的 波长不一样，以及吸收该电磁波之后所引起的效 应不同。热辐射的特点与导热及对流有着显著的 不同之处。
传热过程广泛存在于各种实际换热装置中。在 稳态过程中，通过每一换热环节所传递的热量都 是相等的，从原则上讲根据每—环节的换热方式 均可计算传递的热量，但在采用傅里叶定律及牛 顿冷却公式计算时，式中均含有壁面温度。而工 程实际中壁温的测量难度比流体温度的测量难度 大。而在传热方程中只需已知冷、热流体的温度。
传热学
一．传热学
1.定义:传热学是研究热量传递过程规律的科 学。 2.内容：①导热
②对流换热 ③辐射换热 ④传热和换热器 3.应用：介绍在建筑环境与设备工程领域中 的应用。
二．Fra Baidu bibliotek热的基本方式
• 1.导热：是指物体各部分无相对位移或不同 物体直接接触时依靠分子、原子及自由电 子等微观粒子热运动而进行的热量传递的 现象。