第六章凝结和沸腾换热.ppt

§6-2沸腾换热现象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；

b强制对流沸腾：强制对流＋沸腾6-2-2气泡动力学简介3m的铜平底锅的底用电加热器保持118℃。
沸腾换热是所有换热现象中最复杂的、影响因素最多的换热过程。
影响核态沸腾换热的因素可归纳为
气泡半径R必须满足下列条件(克拉贝龙方程)才能存在：
(2)由于沸腾，水在此锅内的蒸发速率？(3)在此条件下的临界热流密度？
Liquidflow
27mm，求沸腾换热表面传热系数。
核态沸腾的温差小（5℃<t<50℃）、换热强，在工业上被广泛应用。
沸腾气泡产生的物理条件.
因此，必须综合考虑热辐射效应。
组合情况的经验常数(表6)
锅炉中水变水蒸气的过程
由于5<te<50,可知发生了核态沸腾。
（3）适用于制冷工质沸腾换热的Cooper关联式
h=2814/34/3=322.
式中，r—汽化潜热；
通过对水在一个大气压下的大容器饱和沸腾换热过程的实验观察，可以画出如下图所示的曲线，称为饱和沸腾曲线。个区域在换热原理上有何特点?
对于给定的锅底面积，沸腾传热所需电功率为
q—沸腾传热的热流密度
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；
这里只针对大容器沸腾换热现象讨论影响沸腾换热的因素。
在D点之后，随着温差⊿t的继续提高，加热面上开始形成一层稳定的汽膜，此时的汽化在汽液界面上进行，热量除了以导热和对流的方式从加热面通过汽膜传到汽液界面外，热辐射传热方式的作用也随着温差的增加而加大，因此热流密度q也随之增大。
上式可转换为
分析：已知条件(a)稳定条件，(b)水暴露在标准大气压下，(c)水温均匀，ts=100℃；
这里只针对大容器沸腾换热现象讨论影响沸腾换热的因素。
由于5<te<50,可知发生了核态沸腾。
（3）临界热流密度可依下式计算
（2）罗森诺公式——广泛适用的强制对流换热公式
这时的液体已达到饱和，并具有一定的过热度，因此汽泡在穿过液体时会继续被加热并长大，直至冲出液体表面而进入气相空间。
当沸腾温差比较小时（一般<5℃）（图中AB段），加热面上只有少量汽泡产生，并且不脱离壁面，看不到明显的沸腾现象，热量传递主要靠液体的自然对流传递，因此可近似地按自然对流换热计算。
如果沸腾温差继续增加，加热面上产生的汽泡将迅速增多，并逐渐长大，直到在浮升力的作用下脱离加热面，进入液体。这时的液体已达到饱和，并具有一定的过热度，因此汽泡在穿过液体时会继续被加热并长大，直至冲出液体表面而进入气相空间。由于加热面处液体的大量汽化以及液体被汽泡剧烈地扰动，换热非常强烈，热流密度q随⊿t迅速增加，直至出现峰值qmax（图中C点）。从B到C这一阶段的沸腾状态被称为核态沸腾（或泡态沸腾）。其汽泡的生成、长大及运动对换热起决定作用。核态沸腾的温差小（5℃<t<50℃）、换热强，在工业上被广泛应用。c.临界点的沸腾
当壁面过热度达到某一程度时，出现气泡来不及脱离加热面而连成不稳定的气膜，即从核态沸腾开始向膜态沸腾过渡。这时出现了临界点，其热流密度称为临界热负荷qc，也就是图中的qmax。
在D点之后，随着温差⊿t的继续提高，加热面上开始形成一层稳定的汽膜，此时的汽化在汽液界面上进行，热量除了以导热和对流的方式从加热面通过汽膜传到汽液界面外，热辐射传热方式的作用也随着温差的增加而加大，因此热流密度q也随之增大。从D点以后的沸腾换热状态称为膜态沸腾。两点说明：

（1）上述热流密度的峰值qmax称为临界热流密度，亦称烧毁点，在现实中具有重要意义。例如，用电加热器加热水，则一旦热流密度达到并超过峰值，工况将非常迅速地由C点沿虚线跳到膜态沸腾线上的E点，壁面温度会急剧升高到1000℃以上，导致加热面因温度过高而烧毁。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，由于热量传递必须穿过热阻较大的汽膜，所以换热系数比凝结小得多。§6-2-4沸腾换热计算式按（2）罗森诺公式——广泛适用的强制对流换热公式上式可以改写为：由于5<te<50,可知发生了核态沸腾。
0505W/mK,=0.
3大容器膜态沸腾的关联式
气泡半径R必须满足下列条件(克拉贝龙方程)才能存在：
如果液体的主体温度低于饱和温度，汽泡在固体壁面上生成、长大，脱离壁面后又会在液体中凝结消失，这样的沸腾称为过冷沸腾；
te=tw-ts=118-100=18℃
g—重力加速度
这时的液体已达到饱和，并具有一定的过热度，因此汽泡在穿过液体时会继续被加热并长大，直至冲出液体表面而进入气相空间。
由于加热面处液体的大量汽化以及液体被汽泡剧烈地扰动，换热非常强烈，热流密度q随⊿t迅速增加，