西北大学化工原理课件 第四节 沸腾给热与冷凝给热 液体沸腾和蒸汽冷凝必然伴有流体的流动，所以沸腾 给热和冷凝给热同样属于对流传热。但与前述不同，这两 种过程都伴有相变化。 、沸腾给热 对流体加热时，在液相内部伴有由液相变成气相产生 气泡的过程沸为沸腾，沸腾传热过程是一个非常复杂的过 程，到目前为止，对它的研究还不够充分。当前，工业上 液体沸腾分两种情况：
西北大学化工原理课件 第四节 沸腾给热与冷凝给热 液体沸腾和蒸汽冷凝必然伴有流体的流动，所以沸腾 给热和冷凝给热同样属于对流传热。但与前述不同，这两 种过程都伴有相变化。 对流体加热时，在液相内部伴有由液相变成气相产生 气泡的过程沸为沸腾，沸腾传热过程是一个非常复杂的过 程，到目前为止，对它的研究还不够充分。当前，工业上 液体沸腾分两种情况： 一、沸腾给热
西北大学化工原理课件 (1)管内沸腾：液体在一定压差下，以一定的流速经 加热管时发生的沸腾现象，又称强制对流沸腾 (2)大容积沸腾或池内沸腾：是将加热面浸入液体中， 液体被壁面加热而引起的无强制对流的沸腾现象。 沸腾传热在工业上被广泛应用，比如化工生产中常用的 精馏塔的再沸器，蒸发器，蒸气锅炉等，都是通过沸腾传热 产生，本节主要讨论液体在大容器中的饱和沸腾。沸腾可分 为：过冷沸腾、饱和沸腾。(P253)
西北大学化工原理课件 （1）管内沸腾：液体在一定压差下，以一定的流速经 加热管时发生的沸腾现象，又称强制对流沸腾。 沸腾传热在工业上被广泛应用，比如化工生产中常用的 精馏塔的再沸器，蒸发器，蒸气锅炉等，都是通过沸腾传热 产生，本节主要讨论液体在大容器中的饱和沸腾。沸腾可分 为：过冷沸腾、饱和沸腾。（P253） （2）大容积沸腾或池内沸腾：是将加热面浸入液体中， 液体被壁面加热而引起的无强制对流的沸腾现象
西北大学化工原理课件 1、机理 沸腾给热的主要因素特征是液体内部有汽泡产生。实验 发现，汽泡在加热表面上首先生成，气泡存在条件的必然条 件：p内=P外+P8h(静压) 因此，t被至少大于等于该蒸汽压对应的饱和温度1， 但实际上，在该蒸汽对应的饱和蒸汽压 下，小汽泡生成还是不可能的。为什么呢？从 所学过的物理化学知识看，微小汽泡的生成液 体呈现凹面，而凹面上液体的饱和蒸汽压小于 平面上液体饱和蒸汽压。由于凹面引起了蒸汽 压降低。要使汽泡继续生成，必须提高相应的 加热 饱和温度，这种现象称为液体的过热
西北大学化工原理课件 因此， 该蒸汽压对应的饱和温度 沸腾给热的主要因素特征是液体内部有汽泡产生。实验 发现，汽泡在加热表面上首先生成，气泡存在条件的必然条 件： 内 外 (静压) p = p + ρgh t液至少大于等于 st 但实际上，在该蒸汽对应的饱和蒸汽压 下，小汽泡生成还是不可能的。为什么呢？从 所学过的物理化学知识看，微小汽泡的生成液 体呈现凹面，而凹面上液体的饱和蒸汽压小于 平面上液体饱和蒸汽压。由于凹面引起了蒸汽 压降低。要使汽泡继续生成，必须提高相应的 饱和温度，这种现象称为液体的过热。 1、机理 加热
西北大学化工原理课件 新相— 小汽泡生成的必要条件是液体要过热。 实验发现液体被加热面加热而沸腾时，蒸汽（汽泡）只在 加热面上某些粗糙不同的点上产生，这些产生汽泡的点称为汽 化核心或汽化中心。汽泡生成后，长大到一定程度，则脱离壁 面而上升。在上升过程中，汽泡继续迅速增大，或表面破裂， 或上升到液面。由于一批批汽泡的形成，长大及脱离加热面， 从而引起液体内部尤其是壁面液体薄层内的剧烈扰动，使热阻 大为降低。故液体沸腾时的o较无相变化时的α要大的多。 2、沸腾曲线 在一定范围内，加热面温度（壁温）与液体饱和温度相差 愈大，沸腾越剧烈，沸腾的对流给热系数越大，大容器内的沸 腾过程随这温度差△t(△t=t,一t,←-操作压力下液体的饱和温 度)的不同，会出现不同类型的沸腾状态。以常压下水的大容 器内沸腾为例，讨论△t对C的影响
西北大学化工原理课件 在一定范围内，加热面温度（壁温）与液体饱和温度相差 愈大，沸腾越剧烈，沸腾的对流给热系数越大，大容器内的沸 腾过程随这温度差 （ 操作压力下液体的饱和温 度）的不同，会出现不同类型的沸腾状态。以常压下水的大容 器内沸腾为例，讨论 对 的影响。 Δt Δt = tw − ts ← Δt α 实验发现液体被加热面加热而沸腾时，蒸汽（汽泡）只在 加热面上某些粗糙不同的点上产生，这些产生汽泡的点称为汽 化核心或汽化中心。汽泡生成后，长大到一定程度，则脱离壁 面而上升。在上升过程中，汽泡继续迅速增大，或表面破裂， 或上升到液面。由于一批批汽泡的形成，长大及脱离加热面， 从而引起液体内部尤其是壁面液体薄层内的剧烈扰动，使热阻 大为降低。故液体沸腾时的α较无相变化时的α要大的多。 新相——小汽泡生成的必要条件是液体要过热。 2、沸腾曲线
西北大学化工原理课件 图6-19为实验测得的C与△t的关系： I n 表面汽化核状沸腾 膜状沸腾 a 不稳定膜状沸腾 B D △t(K) 常压下沸腾时OX与△t的关系
西北大学化工原理课件 常压下沸腾时 与 的关系 α Δt α A Δt(K) B C D 核状沸腾 II 膜状沸腾 III 表面汽化 I 不稳定膜状沸腾 图6-19为实验测得的 与 的关系 α Δt :