式中的A、b值根据(GrPr)可查教材表6-3确定。式6-13应用需注意： ①定性温度：膜温(=4，')， ②定性尺寸：若是管外自然对流，管子是水平放置的 定性尺寸为管外径d:管子是垂直放 置的，定性尺寸为管长L。总之定性尺寸是垂直方向上壁面的高度。 ③A,b值又与(GrPr)有关。 当b值等于1/3时，α与垂直高度L无关，称为自动模化区。上式由于定性温度为膜温， 对于传热计算出较本质，但是壁温往往事先未知，需要试差。 例3如何实验测定管内流动流体，管外用蒸汽冷凝加热 解：如图6.2所示 do T tw 十dL 图6.2a的测定 对微分段换热器进行热量衡算 dg=gdA=aum-1)πd·dL=qnC,dh 积分后得Q=a△mdL=qnC(凸-) 6-14 式中 出n=,-4)-m- 6-15 实验可以通过焊接在管壁面上的热电耦来测量壁温，由测量的11,2,4,2，qm可以求得α。 4.大容积饱和沸腾给热 沸腾给热过程的特点是汽液两相共存。在加热面上形成汽泡，当汽泡离开液体时，周围 的液体冲刷表面，有利传热：气泡也搅动了液体，这种沸腾称为核状沸腾。但是也有可能气 泡连成气膜将 液体与加热面隔开，对传热不利， 可能烧毁壁面 这种沸腾称为膜状沸腾 沸腾需两个条件，①过热度(t-t),它是气泡存在的必要条件。如图63所示， P/=101.3kPa P P1ts=100℃ (Pv) t py=? 6 图63沸腾过热度 对汽泡作力平衡分析，可得 2w=(p-p,)r2 6-16 整理得 BB=20 6-17 显然，气泡存在必须P>P,。由P,~1。、pp~1分别为饱和关系，因此，必须1>1， 51
51 式中的 A、b 值根据(GrPr)可查教材表 6-3 确定。式 6-13 应用需注意： ①定性温度：膜温（ 2 t t W + = ）； ②定性尺寸：若是管外自然对流，管子是水平放置的，定性尺寸为管外径 d；管子是垂直放 置的，定性尺寸为管长 L。总之定性尺寸是垂直方向上壁面的高度。 ③A,b 值又与(GrPr)有关。 当 b 值等于 1/3 时，α与垂直高度 L 无关，称为自动模化区。上式由于定性温度为膜温， 对于传热计算比较本质，但是壁温往往事先未知，需要试差。 例 3 如何实验测定管内流动流体α，管外用蒸汽冷凝加热。 解：如图 6.2 所示 图 6.2 α的测定 对微分段换热器进行热量衡算 dQ = qdA = α(t W − t)πd ⋅ dL q C dt = m p 积分后得 ( ) 2 1 Q t dL q C t t = α∆ mπ = m p − 6-14 式中 1 1 2 2 2 2 1 1 ln ( ) ( ) t t t t t t t t t W W W W m − − − − − ∆ = 6-15 实验可以通过焊接在管壁面上的热电耦来测量壁温，由测量的 W W qm t ,t ,t ,t , 1 2 1 2 可以求得α 。 4．大容积饱和沸腾给热 沸腾给热过程的特点是汽液两相共存。在加热面上形成汽泡，当汽泡离开液体时，周围 的液体冲刷表面，有利传热；气泡也搅动了液体，这种沸腾称为核状沸腾。但是也有可能气 泡连成气膜将液体与加热面隔开，对传热不利，可能烧毁壁面，这种沸腾称为膜状沸腾。 沸腾需两个条件，①过热度(t-tS)，它是气泡存在的必要条件。如图 6.3 所示， 图 6.3 沸腾过热度 对汽泡作力平衡分析，可得 2 2 r ( p p ) r σ⋅ π = V − l π 6-16 整理得 r pV pl σ − = 2 6-17 显然，气泡存在必须 pV > pl 。由 l S p ~ t 、 p t V ~ 分别为饱和关系，因此，必须 S t > t
也就是要有一定的过热度。究竟△p引起多少△，可以由克莱普龙方程计算。 ②汽化核心，它是气泡生成的必要条件。由式6-17可知， 越小 ,压差越大 ,所需过 热度也越大。所以，粗糙表面所需过热度小：光滑表面所需过热度大，基至会发生暴沸。 例如，加沸石的作用就是提供汽化核心，防止暴沸。 膜状沸腾 核状沸腾个 lga 不稳定 工业操作区 临界点 辐射 传热 表面汽化 lg△t 图6.4 沸腾给热系数 由图6.4所示的沸腾曲线可见，随着过热度的增加，起先是表面汽化阶段，然后是核状 沸腾：汽泡依次产生并脱离加热面，对液体制烈搅动，使α随△t急剧上升：过热度再大就 进入膜状沸腾，汽泡在脱离加热面之前就连接成汽膜，把加热面与液体隔开，使传热条件变 差。工业操作只能在核状沸腾区域进行，因为膜状沸腾会造成飞温和烧毁炉壁等危险。 沸腾过程的强化可以从沸腾的条件入手，①加热表 面粗糙化，增强汽化核心：②加入添 加剂，降低表面张力。 5.蒸汽冷凝给热 1)膜状冷凝与滴状冷凝 蒸汽在冷壁上冷凝有两种方式，即膜状冷凝与滴状冷凝。滴状冷凝的给热系数比膜 冷凝的大50倍。但是，在工业上，滴状冷凝不能持久， 设计按膜状冷凝考虑。 2)垂直液膜层流的平均 垂直壁液膜层流时的平均α冷经数学推导和实验测定为： 6-18 △1=T一Tm,即饱和蒸汽温度与冷壁温度之差。L为垂直壁高度。由 B 式6-18可见，冷凝给热系数a与温差△t有关。 3)水平圆管外液膜层流的α济题： a*=072pg呢7内 6-19 udo△ 在使用式6-18、19时，要注意：①物性p、μ、入是凝液的，而不是 燕汽的，因为热阻主要在液膜。②Re<2000,Re的确定。如图6.5所示 的垂直平壁，当量直径d.= 4A ,质量流速G=9,则 图6.5冷凝给热 Re=dG_4qm 6-20 u Iu 对于垂直圆管外Ⅱ=πd。:水平圆管外Ⅱ=管长L。③定性温度：膜温化、+1)。④特性
52 也就是要有一定的过热度。究竟 ∆p 引起多少 ∆t ，可以由克莱普龙方程计算。 ②汽化核心，它是气泡生成的必要条件。由式 6-17 可知，r 越小，压差越大，所需过 热度也越大。所以，粗糙表面所需过热度小； 光滑表面所需过热度大，甚至会发生暴沸。 例如，加沸石的作用就是提供汽化核心，防止暴沸。 图 6.4 沸腾给热系数 由图 6.4 所示的沸腾曲线可见，随着过热度的增加，起先是表面汽化阶段，然后是核状 沸腾：汽泡依次产生并脱离加热面，对液体剧烈搅动，使α随Δt 急剧上升；过热度再大就 进入膜状沸腾，汽泡在脱离加热面之前就连接成汽膜，把加热面与液体隔开，使传热条件变 差。工业操作只能在核状沸腾区域进行，因为膜状沸腾会造成飞温和烧毁炉壁等危险。 沸腾过程的强化可以从沸腾的条件入手，①加热表面粗糙化，增强汽化核心；②加入添 加剂，降低表面张力。 5．蒸汽冷凝给热 1）膜状冷凝与滴状冷凝 蒸汽在冷壁上冷凝有两种方式，即膜状冷凝与滴状冷凝。滴状冷凝的给热系数比膜状 冷凝的大 5~10 倍。但是，在工业上，滴状冷凝不能持久，设计按膜状冷凝考虑。 2）垂直壁液膜层流的平均α冷凝 垂直壁液膜层流时的平均α冷凝经数学推导和实验测定为： 4 1 2 3 1.13 µ ∆ ρ λ α = L t gr 垂直 6-18 TS TW ∆t = − ，即饱和蒸汽温度与冷壁温度之差。L 为垂直壁高度。由 式 6-18 可见，冷凝给热系数α与温差Δt 有关。 3）水平圆管外液膜层流的α冷凝： 4 1 0 2 3 0.725 µ ∆ ρ λ α = d t gr 水平 6-19 在使用式 6-18、19 时，要注意：①物性ρ、μ、λ是凝液的，而不是 蒸汽的，因为热阻主要在液膜。②Re<2000，Re 的确定。如图 6.5 所示 的垂直平壁，当量直径 Π = A de 4 ，质量流速 A q G m = ，则 图 6.5 冷凝给热 Πµ = µ = deG 4qm Re 6-20 对于垂直圆管外Π = πd0 ；水平圆管外Π =管长 L。③定性温度：膜温 ( ) 2 1 S W t + t 。④特性