传热学 第七章 相变对流传热

1、1 上章回顾上章回顾 单相对流传热的单相对流传热的 内部流动内部流动 外部流动外部流动 大空间自然对流大空间自然对流 相似原理相似原理 层流层流界面内外温度相等，即界面内外温度相等，即tl=tv;即即 气泡外的液体是过热的，贴壁处具有最大过热度气泡外的液体是过热的，贴壁处具有最大过热度tw-ts 32 沸腾传热模式沸腾传热模式 凹穴处有残存气体，壁面凹处最先能满足气泡生成的条件：凹穴处有残存气体，壁面凹处最先能满足气泡生成的条件： 2 VS R PP 平衡状态的气泡是很不稳定的。气泡半径稍微小于上式平衡状态的气泡是很不稳定的。气泡半径稍微小于上式 所示半径，表面张力大于压差，则气泡内蒸汽凝结，

2、气泡瓦所示半径，表面张力大于压差，则气泡内蒸汽凝结，气泡瓦 解。解。 只有半径大于上述半径时，界面上液体不断蒸发，气泡只有半径大于上述半径时，界面上液体不断蒸发，气泡 才能成长。才能成长。 33 目录目录 n7.1 凝结传热的模式凝结传热的模式 n7.3 膜状凝结的影响因素及其传热强化膜状凝结的影响因素及其传热强化 n7.4 沸腾传热的模式沸腾传热的模式 7.6 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强化 34 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强化 7.6.1 影响沸腾传热的因素影响沸腾传热的因素 1、不凝结气体、不凝结气体 溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某

3、种溶解于液体中的不凝结气体会使沸腾传热得到某种强化强化。 2、过冷度、过冷度 在大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和在大容器沸腾中流体主要部分的温度低于相应压力下的饱和 温度，则称这种沸腾为过冷沸腾。除了在核态沸腾起始点附温度，则称这种沸腾为过冷沸腾。除了在核态沸腾起始点附 件区域外，过冷度对沸腾传热的强度并件区域外，过冷度对沸腾传热的强度并无影响无影响。 35 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强化 3、液位高度、液位高度 在大容器沸腾中，当传热表面上的液位足够高时，沸腾在大容器沸腾中，当传热表面上的液位足够高时，沸腾 传热表面传热系数液位高度无关。传热表面传热系

4、数液位高度无关。 当液位降低到一定值时，沸腾传热的表面传热系数会明当液位降低到一定值时，沸腾传热的表面传热系数会明 显地显地随液位的较低而升高随液位的较低而升高。 4、重力加速度、重力加速度 液体的自然随液体的自然随重力加速度重力加速度增加而强化。对核态沸腾几乎没增加而强化。对核态沸腾几乎没 有影响。有影响。 36 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强化 5、管内沸腾、管内沸腾 n 流入管内的未饱和液体被管壁加热，流入管内的未饱和液体被管壁加热， 到达一定地点是壁面产生气泡，处于到达一定地点是壁面产生气泡，处于 过冷沸腾过冷沸腾； n 继续加热使液流达到饱和温度时，继续加热使液流

5、达到饱和温度时， 进入进入饱和核态沸腾饱和核态沸腾（泡状流和块状（泡状流和块状 流）；流）； 37 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强化 5、管内沸腾、管内沸腾 n 含气量增大到一定程度，在管中心含气量增大到一定程度，在管中心 形成气芯，排挤液体到壁面，称为环形成气芯，排挤液体到壁面，称为环 状流，此时进入状流，此时进入液膜对流沸腾区液膜对流沸腾区； n 环状液膜受热蒸发，液膜的消失称环状液膜受热蒸发，液膜的消失称 为为“蒸干蒸干”。此时传热恶化，壁温猛。此时传热恶化，壁温猛 升，造成对安全的威胁；升，造成对安全的威胁； 38 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强

6、化 7.6.2 强化沸腾传热的原则和技术强化沸腾传热的原则和技术 基本原则：尽量基本原则：尽量增加增加加热面上的汽化核心，即产生气泡加热面上的汽化核心，即产生气泡 的地点。的地点。 技术：强化沸腾表面结构技术：强化沸腾表面结构 p 采用烧结、钎焊、火焰喷涂、电离沉积等方法；采用烧结、钎焊、火焰喷涂、电离沉积等方法； p 采用机械加工方法；采用机械加工方法； 39 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强化 7.7.1 热管的工作原理热管的工作原理 工作原理：工作原理： 工作特点：工作特点： 传热能力强；传热温差小；结构简单、工作可靠；传热能力强；传热温差小；结构简单、工作可靠； 40 沸腾传热的影响因素及其强化沸腾传热的影响因素及其强化 热管的工程应用：热管的工程应用： （1）温度控制（如：航天器）；）温度控制（如：航天器）； （2）热量传递；）热量传递； 41 本章小结本章小结 凝结传热凝结传热 凝结液膜为凝结液膜为 主要热阻主要热阻 强化强化 凝结凝结 影响影响 因素因素 不凝结气体不凝结气体 管子排数管子排数 管内冷凝管内冷凝 蒸汽流速蒸汽流速 蒸汽过热度蒸汽过热度 减薄液膜厚度