有相变传热系数的计算

大空间自然对流传热 蒸汽冷凝时的对流给热 保温层的临界直径 1 大空间自然对流传热过程 各种情况下的C n及特征尺寸d0的取值见书上附表4 3 2 水蒸汽冷凝传热是工业上应用最为广泛的一种加热方式 研究水蒸汽冷凝传热的规律 有效提高水蒸汽的传热效率 可以达到能源充分利用的目的 水蒸汽冷凝是一种常见的自然现象 例如水蒸汽在玻璃杯壁面上的凝结 冬季水蒸汽在玻璃窗上的凝结现象 2蒸汽冷凝传热过程 蒸汽冷凝换热器1 蒸汽冷凝传热规律 蒸汽冷凝换热器2 蒸汽冷凝传热规律 冷凝液膜描述 知识回顾 导热速率与壁面厚度成反比 稳态传热时 对流传热的传热速率取决于层流底层的导热速率 层流底层越薄 传热系数越大 蒸汽冷凝传热规律 温度变化特点 蒸汽内部的温度均一 为饱和温度 温度变化主要集中在液膜内 垂直壁面 竖板or竖管 上的冷凝传热系数变化规律 Q 层流 湍流 液膜流动 层流区 液膜内的传热以导热方式进行 湍流主体 对流传热 层流底层 导热 层流膜厚增加 传热系数减小 流体湍动程度越大 层流底层厚度越薄 层流底层厚度增加 传热系数减小 蒸汽冷凝传热规律 Ts Tw 由上述分析可知 冷凝液膜层流层或层流底层越薄 蒸汽冷凝的传热系数越大 强化蒸汽冷凝传热的措施 减少冷凝液膜层流层或层流底层的厚度 设法获得滴状冷凝 如在冷凝壁面上生成疏水涂层 可提高传热系数10倍左右 高速蒸汽喷射壁面 将液膜吹薄 在传热壁面上开纵向凹槽 冷凝液借重力顺槽下降 沿纵向装金属丝or直翅片 加快冷凝液的下流速度 蒸汽冷凝传热规律 简化假设 竖壁面TW const 壁面上液体温度 TW 汽 液界面处温度为TS 冷凝过程中 冷凝液物性 const 特点 层流 热量主要以热传导方式穿过液膜 可在简化前提下 通过解析方法推导出 计算式 实验修正 1 液膜呈层流 Re 2100 时的对流传热系数 蒸汽的密度远小于液体的密度 v 即液膜运动主要取决于重力与粘性力 浮力的影响则可忽略 通过冷凝液膜的传热是垂直于壁面方向的纯导热 温度分布呈线性变化 蒸汽处于静止状态 蒸汽对液膜没有摩擦力 液膜流动呈稳定状态 液膜作等速向下流动 液体加速度被忽略 傅立叶定律 牛顿冷却定律 稳态传热 x 距顶端x处的局部对流传热系数 x x 根据理论推导 得 x x关联式 M冷凝负荷 单位润湿周边上流过的冷凝液的质量流量 kg m s ms冷凝液的质量流量 kg s M ms bb润湿周边 m 对竖的平壁 为壁的宽度 对于竖管 为管外壁周长 S液膜的横截面积 即液膜流通截面积de当量直径 de 4S b 冷凝液膜流型的判断 Re f M 实验对理论推导公式的修正 因实验不可能完全实现理论推导时所作的简化假定 如蒸汽速度 0 需用实验结果对理论公式进行修正 修正后当冷凝液膜呈层流流动时 有 2 液膜呈湍流 R 2100 时的对流传热系数目前 还完全依靠实验测得 水平管外的冷凝因管径通常较小 蒸汽在水平管外冷凝时 液膜一般呈层流状态 1 单根水平管外层流膜状冷凝 d0 管外径 2 水平管束外对流传热系数 管束间影响复杂特点 第一排管 其冷凝情况与水平放置的单根圆管相同 其它各排 其冷凝情况要受到它上面各排管子流下的冷凝液影响 目前 对管束间的影响还未总结出普遍适用的规律 冷凝 影响冷凝传热的主要因素及冷凝传热过程的强化 流体物性与液膜两侧传热温差的影响 T 加热面的布置如 水平管束 下排管表面上产生的汽泡向上浮升 引起对上排管的附加扰动 水平管束 单管 扰动程度 液体沸腾压强 热负荷 液体性质 管排间距等 3 保温层的临界直径 时 有 Q有极值 本节小结 1蒸汽冷凝传热过程特点 传热 相变相伴发生 有相变 无相变 2膜状冷凝传热热阻几乎全部集中在冷凝液膜内 T也只在液膜内存在 3虽然 滴 膜 但因滴状冷凝难以保持 工业冷凝器的设计均按