第四章传热及传熟设备 41概述 42热传导 43对流传热 44流体无相变时的对流传热 45流体有相变时的对流传热 46辐射传热 47总传热速率和传热过程的计算 1/28
1/28 第四章 传热及传热设备 4.1 概述 4.2 热传导 4.3 对流传热 4.4 流体无相变时的对流传热 4.5 流体有相变时的对流传热 4.6 辐射传热 4.7 总传热速率和传热过程的计算
45流体有相变时的对流传热 §451蒸汽冷凝对流传热 蒸气冷凝 饱和蒸气与低于其饱和温度的冷壁接触时,将凝结为液体, 释放出气化潜热。 蒸气冷凝进行加热的优点: ①具有恒定的温度(t饱和温度),操作时易于控制; ②表面传热系数h大。 蒸气冷凝方式:膜状冷凝,滴状冷凝。 2/28
2/28 4.5 流体有相变时的对流传热 蒸气冷凝: 饱和蒸气与低于其饱和温度的冷壁接触时，将凝结为液体， 释放出气化潜热。 蒸气冷凝进行加热的优点： ①具有恒定的温度( t s饱和温度)，操作时易于控制； ②表面传热系数h大。 蒸气冷凝方式：膜状冷凝，滴状冷凝。 §4.5.1 蒸汽冷凝对流传热
◇膜状冷凝:若冷凝液能润湿壁面,形成一层完整的液 膜布满液面并连续向下流动。 膜状冷凝时蒸汽放出的潜热必须穿过液膜才能 传递到壁面上去,此时,液膜层就形成壁面与蒸汽 间传热的主要热阻。若凝液籍重力沿壁下流,则液 膜越往下越厚,给热系数随之越小。 膜状冷凝 一热流方向竖直壁面: 层流:P189式4-40 湍流:式4-43 水平圆管外: 蒸汽t 层流:式4-44 3/28
3/28 ◇ 膜状冷凝：若冷凝液能润湿壁面，形成一层完整的液 膜布满液面并连续向下流动。 热流方向 蒸汽 ts 膜状冷凝时蒸汽放出的潜热必须穿过液膜才能 传递到壁面上去，此时，液膜层就形成壁面与蒸汽 间传热的主要热阻。若凝液籍重力沿壁下流，则液 膜越往下越厚，给热系数随之越小。 膜状冷凝 竖直壁面： 层流：P189式4-40 湍流：式4-43 水平圆管外： 层流：式4-44
◇滴状冷凝:若冷凝液不能很好地润湿壁面,仅在其上凝 结成小液滴,此后长大或合并成较大的液滴而脱落 ←一热流方向 蒸汽t 在下滚过程中,一方面会合相遇液滴,合并成更大的液 滴,一方面扫清沿途所有的液滴,使壁重新暴露在蒸汽中。 没有完整液膜的阻碍,热阻很小。 滴状冷凝的表面传热系数比膜状冷凝的表面传热系数大 5∽10倍。但滴状冷凝难于控制,工业上大多是膜状冷凝。 4/28
4/28 热流方向 蒸汽 ts ◇ 滴状冷凝：若冷凝液不能很好地润湿壁面，仅在其上凝 结成小液滴，此后长大或合并成较大的液滴而脱落。 在下滚过程中，一方面会合相遇液滴，合并成更大的液 滴，一方面扫清沿途所有的液滴，使壁重新暴露在蒸汽中。 没有完整液膜的阻碍，热阻很小。 滴状冷凝的表面传热系数比膜状冷凝的表面传热系数大 5∽10倍。但滴状冷凝难于控制，工业上大多是膜状冷凝
影响蒸气冷凝传热的因素: ◆流体物性的影响 物性ρ↑、μ↓→膜流速加快→液膜厚度↓→h↑ ◆冷凝液膜两侧的温度差 Δt↑→蒸气冷凝速率↑→液膜厚度↑→h↓ ◆蒸气流速和方向的影响 蒸气流动时,将在汽液界面上产生一定的摩擦力,如与液膜同向, 会使液膜加速,膜层厚度减薄→h↑. 若两者反向→h 不凝性气体的影响 不凝性气体(λ小),在汽液界面处聚集,形成一层气膜,增加 了热阻→h↓,要定期排放。 ◆蒸气过热的影响 温度高于其饱和温度的蒸汽称为过热蒸汽,实验表明,在大气压 力下,过热30℃的蒸汽较饱和蒸汽的表面传热系数高1%,而过热540℃ 的蒸汽的表面传热系数高30%。所以在一定情况下不考虑过热的影响, 仍按饱和蒸汽进行计算。 5/28
5/28 影响蒸气冷凝传热的因素： ❖流体物性的影响 物性ρ↑、μ↓→膜流速加快→液膜厚度↓→h↑ ❖冷凝液膜两侧的温度差 Δt↑→蒸气冷凝速率↑→液膜厚度↑→ h ↓ ❖蒸气流速和方向的影响 蒸气流动时，将在汽液界面上产生一定的摩擦力，如与液膜同向， 会使液膜加速，膜层厚度减薄→h↑. 若两者反向→h↓ ❖不凝性气体的影响 不凝性气体（λ小），在汽液界面处聚集，形成一层气膜，增加 了热阻→h↓ ，要定期排放。 ❖蒸气过热的影响 温度高于其饱和温度的蒸汽称为过热蒸汽，实验表明，在大气压 力下，过热30℃的蒸汽较饱和蒸汽的表面传热系数高1%，而过热540℃ 的蒸汽的表面传热系数高30%。所以在一定情况下不考虑过热的影响， 仍按饱和蒸汽进行计算