凝结强化传热-课件.ppt

1、1凝结强化传热凝结强化传热 2 要考虑过热蒸气与饱和液的焓差。要考虑过热蒸气与饱和液的焓差。t。不凝结气体增加了传递过程的阻力，同时使饱和温度不凝结气体增加了传递过程的阻力，同时使饱和温度下降，减小了凝结的驱动力下降，减小了凝结的驱动力 流速较高时，蒸气流对液膜表面产生模型的粘滞应力。流速较高时，蒸气流对液膜表面产生模型的粘滞应力。如果蒸气流动与液膜向下的流动同向时，使液膜拉薄，如果蒸气流动与液膜向下的流动同向时，使液膜拉薄，增大；反之使增大；反之使 减小。减小。hh3 如果考虑过冷度及温度分布的实际情况，要用下式代替计如果考虑过冷度及温度分布的实际情况，要用下式代替计算公式中的算公式中的 ，

2、rpswrr0.68c(tt)管束的几何布置、流体物性都会影响凝结换热管束的几何布置、流体物性都会影响凝结换热。前面推导的横管凝结换热的公式只适用于单根横管前面推导的横管凝结换热的公式只适用于单根横管。此时换热与蒸气的流速关系很大。蒸气流速低时，凝此时换热与蒸气的流速关系很大。蒸气流速低时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于管子上半部。流速较高结液主要在管子底部，蒸气则位于管子上半部。流速较高时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子四周，中心为时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子四周，中心为蒸气核。蒸气核。4强化凝结换热的原则是尽量减薄粘滞在换热表面上的液膜强化凝结换热的原则是尽量减薄粘滞在换热

3、表面上的液膜的厚度。的厚度。可用各种带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜拉薄，或者可用各种带有尖峰的表面使在其上冷凝的液膜拉薄，或者使已凝结的液体尽快从换热表面上使已凝结的液体尽快从换热表面上 排泄掉。排泄掉。5-1-1 凝结换热凝结换热 (1)(1)膜状凝结膜状凝结:gswtt当凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在当凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在壁面上形成许多小液珠壁面上形成许多小液珠gswtt工质在饱和温度下由气态转化为液态的过程称为凝结工质在饱和温度下由气态转化为液态的过程称为凝结.当凝结液能很好地润湿壁面时当凝结液能很好地润湿壁面时,凝结液将凝结液将形成连续的膜向下流动形成连续的膜向下流

4、动(2)(2)珠状凝结珠状凝结6(3)(3)两种凝结形式的比较两种凝结形式的比较膜状凝结膜状凝结:由于沿整个壁面形成一层薄膜，并且在重力由于沿整个壁面形成一层薄膜，并且在重力的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因的作用下流动，凝结放出的汽化潜热必须通过液膜，因此，液膜厚度及运动状态直接影响了热量传递此，液膜厚度及运动状态直接影响了热量传递。珠状凝结珠状凝结:由于凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在由于凝结液体不能很好的浸润壁面时，则在壁面上形成许多小液珠，此时壁面的部分表面与蒸汽直壁面上形成许多小液珠，此时壁面的部分表面与蒸汽直接接触，因此，换热速率远大于膜状凝结（可能大几倍接接触，因

5、此，换热速率远大于膜状凝结（可能大几倍，甚至一个数量级），甚至一个数量级）虽然珠状凝结换热远大于膜状凝结，但可惜的是，珠状虽然珠状凝结换热远大于膜状凝结，但可惜的是，珠状凝结很难保持，因此，大多数工程中遇到的凝结换热大凝结很难保持，因此，大多数工程中遇到的凝结换热大多属于膜状凝结，因此，教材中只简单介绍了膜状凝结多属于膜状凝结，因此，教材中只简单介绍了膜状凝结.膜状凝结凝结发生在气液接触面凝结发生在壁面珠状凝结so：珠状凝结的传热系数膜状凝结的传热系数珠状凝结的传热系数膜状凝结的传热系数蒸汽流速对凝结换热影响尤为明显蒸汽与液膜流动方向相同力作用液膜减薄传热增强蒸汽与液膜流动方向相反力作用阻碍液

6、膜流动液膜增厚传热减弱液膜脱离壁面传热系数急剧增大方 法1)粗糙表面法2）采用各种形式的强化传热管3)应用纵向肋或凹槽机理 图4：C管图5 C管的表面结构及其与低肋管、光管的性能比较图6 锯齿形翅片管 图7 径向辐射肋管径向辐射肋管对比光滑管，其管内压降的提高比冷凝传热系数的提高更显著，因而强化冷凝传热效能不高其具有相对较低的管内压降和高的冷凝传热强化性能，是强化管内冷凝传热的最佳管型翅片及沟槽断面均为梯形翅片断面为三角形沟槽断面为梯形翅片均为二维结构令水在管内流动形成螺旋流，使边界令水在管内流动形成螺旋流，使边界层分离、减薄，使水侧传热得以强化层分离、减薄，使水侧传热得以强化。作用：减少由于

7、管外扎槽对管外可加工面减少由于管外扎槽对管外可加工面积减少的影响，尽可能减少管内水积减少的影响，尽可能减少管内水侧的流动阻力。侧的流动阻力。DAE-2管目前被广泛用于制造国产冷水机组的换热器。它为波纹状单螺旋内槽管，管内表面加工有螺旋微槽，且在管外轧有一条大螺纹DAEC管为波纹状交叉螺旋内槽管，与DAE-2不同的是在其内表面加工有两组相互交叉的螺旋微槽。DAEC管平均传热系数比DAE-2管提高10%。主要原因：主要原因：DAEC管比DAE-2管换热面积更大；DAEC管提供了更多的排液途径，有利于凝结液排走，肋尖端的波液膜区域更多：DAEC管中两组微槽相互交叉，对凝结液的扰动更猛烈。沸腾沸腾容积

8、沸腾容积沸腾表面沸腾表面沸腾池内沸腾池内沸腾流动沸腾流动沸腾发生在大容器中发生在大容器中且不发生定向流动且不发生定向流动发生在液体通过发生在液体通过管道做定向运动管道做定向运动发生在液体容积发生在液体容积内部，且不存在内部，且不存在固体加热表面固体加热表面核态池沸腾换核态池沸腾换热的机理模型热的机理模型对流类比模型对流类比模型气液交换机理气液交换机理液体微层汽化机理液体微层汽化机理核态沸腾换热的复合核态沸腾换热的复合a.换热面的加工方法b.表面粗糙度c.材料特性d.新旧程度a.气体压力高能使 汽化核心增多b.流体与换热表面的接触角小对水平放置的管束，由于上升的蒸气在上部流速较大，引起了附加扰动，上部比下部传热系数高将强化物置于非传热面而使传热得到强化将强化物置于非传热面而使传热得到强化4.涡流装置涡流装置最普遍采用的涡流装置是扭曲带，螺旋管也是一种有效的最普遍采用的涡流装置是扭曲带，螺旋管也是一种有效的涡流装置。涡流装置。5.振动振动振动对低热流下的核沸腾传热会有所加强，而对高热流下振动对低热流下的核沸腾传热会有所加强，而对高热流下的核沸腾传热影响不大。的核沸腾传热影响不大。6.添加剂添加剂