傳熱學第7章-凝結與沸騰換熱概要

1、第七章第七章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱Boiling and Condensation第五、六章我們分析了無相變的對流換熱，包括強第五、六章我們分析了無相變的對流換熱，包括強制對流換熱和自然對流換熱制對流換熱和自然對流換熱下面我們即將遇到的是有相變的對流換熱，也稱之為下面我們即將遇到的是有相變的對流換熱，也稱之為相變換熱相變換熱，目前涉及的是，目前涉及的是凝結凝結換熱和換熱和沸騰沸騰換熱兩種。換熱兩種。相變換熱的相變換熱的特點特點：由于有潛熱釋放和相變過程的復：由于有潛熱釋放和相變過程的復雜性，比單相對流換熱更復雜，因此，目前，工程雜性，比單相對流換熱更復雜，因此，目前，工程上也只能助于經

2、驗公式和實驗關聯(lián)式。上也只能助于經驗公式和實驗關聯(lián)式。第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱2021-12-26 - 1 -7-1 凝結換熱凝結換熱凝結換熱的凝結換熱的關鍵點關鍵點凝結可能以不同的形式發(fā)生，膜狀凝結和珠狀凝結凝結可能以不同的形式發(fā)生，膜狀凝結和珠狀凝結冷凝物相當于增加了熱量進一步傳遞的熱阻冷凝物相當于增加了熱量進一步傳遞的熱阻層流和湍流膜狀凝結換熱的實驗關聯(lián)式層流和湍流膜狀凝結換熱的實驗關聯(lián)式影響膜狀凝結換熱的因素影響膜狀凝結換熱的因素會分析豎壁和橫管的換熱過程，及會分析豎壁和橫管的換熱過程，及NusseltNusselt膜狀凝結理論膜狀凝結理論凝結換熱實例凝結換熱實例 鍋爐

3、中的水冷壁鍋爐中的水冷壁 寒冷冬天窗戶上的冰花寒冷冬天窗戶上的冰花 許多其他的工業(yè)應用過程許多其他的工業(yè)應用過程第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 2 -凝結換熱中的重要參數(shù)凝結換熱中的重要參數(shù) 蒸汽的飽和溫度與壁面溫度之差（蒸汽的飽和溫度與壁面溫度之差（ts - tw） 汽化潛熱汽化潛熱 r 特征尺度特征尺度 其他標準的熱物理性質，如動力粘度、導熱系其他標準的熱物理性質，如動力粘度、導熱系 數(shù)、比熱容等數(shù)、比熱容等第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 3 -1 凝結過程凝結過程 膜狀凝結

4、膜狀凝結沿整個壁面形成一層薄膜，并且在重力的作沿整個壁面形成一層薄膜，并且在重力的作用下流動，凝結放出的汽化潛熱必須通過液用下流動，凝結放出的汽化潛熱必須通過液膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。膜，因此，液膜厚度直接影響了熱量傳遞。珠狀凝結珠狀凝結當凝結液體不能很好的浸潤壁面時，則在壁面上形當凝結液體不能很好的浸潤壁面時，則在壁面上形成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸汽直接接成許多小液珠，此時壁面的部分表面與蒸汽直接接觸，因此，換熱速率遠大于膜狀凝結（可能大幾倍，觸，因此，換熱速率遠大于膜狀凝結（可能大幾倍，甚至一個數(shù)量級）甚至一個數(shù)量級）gswttgswtt第第7章章 凝結與沸騰換熱凝

5、結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 4 -雖然珠狀凝結換熱遠大于膜狀凝結，但可惜的是，珠狀凝結很難保雖然珠狀凝結換熱遠大于膜狀凝結，但可惜的是，珠狀凝結很難保持，因此，大多數(shù)工程中遇到的凝結換熱大多屬于膜狀凝結，因此，持，因此，大多數(shù)工程中遇到的凝結換熱大多屬于膜狀凝結，因此，教材中只簡單介紹了膜狀凝結教材中只簡單介紹了膜狀凝結2 2 純凈飽和蒸汽層流膜狀凝結換熱的分析純凈飽和蒸汽層流膜狀凝結換熱的分析1916年，年，Nusselt提出的簡單膜狀凝結換熱分析是近代膜狀凝結理論提出的簡單膜狀凝結換熱分析是近代膜狀凝結理論和傳熱分析的基礎。自和傳熱分析的基礎。自1916年

6、以來，各種修正或發(fā)展都是針對年以來，各種修正或發(fā)展都是針對Nusselt分析的限制性假設而進行了，并形成了各種實用的計算方法。分析的限制性假設而進行了，并形成了各種實用的計算方法。所以，我們首先得了解所以，我們首先得了解Nusselt對純凈飽和蒸汽膜狀凝結換熱的分析。對純凈飽和蒸汽膜狀凝結換熱的分析。假定假定：1）常物性；）常物性；2）蒸氣靜止；）蒸氣靜止；3）液膜的慣性力忽略；）液膜的慣性力忽略；4）氣液）氣液界面上無溫差，即液膜溫度等于飽和溫度；界面上無溫差，即液膜溫度等于飽和溫度；5）膜內溫度線性分布，）膜內溫度線性分布，即熱量轉移只有導熱；即熱量轉移只有導熱；6）液膜的過冷度忽略；）液

7、膜的過冷度忽略； 7）忽略蒸汽密度；）忽略蒸汽密度；8）液膜表面平整無波動）液膜表面平整無波動第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 5 -g)(xm t(y)u(y)Thermal boundary layersVelocity boundary layersswtt微元控制體邊界層微分方程組：邊界層微分方程組：2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll對應于對應于p.141頁頁(5-14)，(5-15)，(5-16)下腳標下腳標 l 表示液相表示液相x第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換

8、熱凝結換熱2021-12-26 - 6 -考慮（考慮（3）液膜的慣性力忽略）液膜的慣性力忽略 2222)(0ytaytvxtuyugdxdpyuvxuuyvxullll0)(yuvxuul考慮（考慮（5） 膜內溫度線性分布，即熱量轉移只有導熱膜內溫度線性分布，即熱量轉移只有導熱 考慮（考慮（7 7）忽）忽略蒸汽密度略蒸汽密度0dxdp0ytvxtu002222ytayuglll只有只有u 和和 t 兩個未知量，于是，兩個未知量，于是，上面得方程組化簡為：上面得方程組化簡為：第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 7 -邊界條件：邊界條件：s

9、wttyuyttuy ,0dd 0, 0時，時，1/ 4llsw2l4(tt )xgr 求解上面方程可得：求解上面方程可得：(1) (1) 液膜厚度液膜厚度定性溫度：定性溫度：2wsmttt注意：注意：r r 按按 t ts s 確定確定第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 8 -(2) (2) 局部對流換熱系數(shù)局部對流換熱系數(shù)1 / 423llxlswgrh4( tt)x sw( tttC )整個豎壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)整個豎壁的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)1 / 423lllVx0lswgr1hh dx0.943ll( tt) (3) 修正：修正：

10、實驗表明，由于液膜表面波動，凝結換熱得到強化，實驗表明，由于液膜表面波動，凝結換熱得到強化， 因此，實驗值比上述得理論值高因此，實驗值比上述得理論值高20左右左右1/ 423llVlswgrh1.13l(tt ) 修正后：修正后：定性溫度：定性溫度：2wsmttt注意：注意：r 按按 ts 確定確定第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 9 -1)(wspttcrJa時，慣性力項和液膜過冷度的影響時，慣性力項和液膜過冷度的影響均可忽略。均可忽略。對于對于傾斜壁傾斜壁，則用，則用 gsin 代替以上各式中的代替以上各式中的 g 即可即可另外，

11、除了對波動的修正外，其他假設也有人做了相關的另外，除了對波動的修正外，其他假設也有人做了相關的研究，如當研究，如當 并且，并且，(4) 水平圓管水平圓管努塞爾的理論分析可推廣到水平圓管及球表面上的層流膜狀凝結努塞爾的理論分析可推廣到水平圓管及球表面上的層流膜狀凝結1/ 423llHlswgrh0.729d(tt ) 1/ 423llSlswgrh0.826d(tt ) 式中：下標式中：下標“ H ”表示水平管，表示水平管，“ S ”表示球表示球; d 為水為水 平管或球的直徑。平管或球的直徑。定性溫度與前面的公式相同定性溫度與前面的公式相同1Pr 第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6

12、-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 10 -橫管與豎管的對流換熱系數(shù)之比：橫管與豎管的對流換熱系數(shù)之比：4177.0dlhhVgHg3 3 邊界層內的流態(tài)邊界層內的流態(tài)20Re 1600Rec無波動層流無波動層流有波動層流有波動層流湍流湍流凝結液體流動也分層流和湍流，并且其凝結液體流動也分層流和湍流，并且其判斷依據(jù)仍然時判斷依據(jù)仍然時Re，式中：式中： ul 為為 x = l 處液膜層的平均流速；處液膜層的平均流速；de 為該截面處液膜層的當量直徑。為該截面處液膜層的當量直徑。第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 11 -el

13、duRe并且橫管一般都處于層流狀態(tài)并且橫管一般都處于層流狀態(tài)如圖如圖由熱平衡由熱平衡所以所以對水平管，用對水平管，用 代替上式中的代替上式中的 即可。即可。ecd4A / P4b/ b4lml4u4qReswmlh(tt )lrqsw4hl( tt)Rerrl第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 12 -4 4 湍流膜狀凝結換熱湍流膜狀凝結換熱液膜從層流轉變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)可定為液膜從層流轉變?yōu)橥牧鞯呐R界雷諾數(shù)可定為1600。橫管因直徑較小，。橫管因直徑較小，實踐上均在層流范圍。實踐上均在層流范圍。對湍流液膜，除了靠近壁面的層流底層仍依

14、靠導熱來傳遞熱量外，層對湍流液膜，除了靠近壁面的層流底層仍依靠導熱來傳遞熱量外，層流底層之外以湍流傳遞為主，換熱大為增強流底層之外以湍流傳遞為主，換熱大為增強對對豎壁的湍流凝結換熱豎壁的湍流凝結換熱，其沿整個壁面的，其沿整個壁面的平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)平均表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)計算式為：計算式為：ccltxxhhh1ll式中：式中： hl 為層流段的傳熱系數(shù)；為層流段的傳熱系數(shù)； ht 為湍流段的傳熱系數(shù)；為湍流段的傳熱系數(shù)； xc 為層流轉變?yōu)橥牧鲿r轉折點的高度為層流轉變?yōu)橥牧鲿r轉折點的高度 l 為豎壁的總高度為豎壁的總高度第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-

15、26 - 13 -1 / 31 / 41 / 23 / 4wssReNuGaPr58 Pr(Re253 )9200Pr利用上面思想，整理的實驗關聯(lián)式：利用上面思想，整理的實驗關聯(lián)式：式中：式中： 。除。除 用壁溫用壁溫 計算外，其余物理量的定性溫度均為計算外，其余物理量的定性溫度均為N uhl /;32Gagl/wPrwtst。第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-1 凝結換熱凝結換熱2021-12-26 - 14 -2. 蒸氣流速蒸氣流速 流速較高時，蒸氣流對液膜表面產生模型的粘滯應力。流速較高時，蒸氣流對液膜表面產生模型的粘滯應力。 如果蒸氣流動與液膜向下的流動同向時，使液膜拉薄

16、，如果蒸氣流動與液膜向下的流動同向時，使液膜拉薄， 增大；反之使增大；反之使 減小。減小。7-3 7-3 影響膜狀凝結的因素影響膜狀凝結的因素hh 工程實際中所發(fā)生的膜狀凝結過程往往比較復雜，受各種因素的工程實際中所發(fā)生的膜狀凝結過程往往比較復雜，受各種因素的影響。影響。1. 不凝結氣體不凝結氣體 不凝結氣體增加了傳遞過程的阻力，同時使飽和溫度下不凝結氣體增加了傳遞過程的阻力，同時使飽和溫度下 降，減小了凝結的驅動力降，減小了凝結的驅動力t 。第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-3 影響膜狀凝結的因素影響膜狀凝結的因素2021-12-26 - 15 -rpswrr0.68c ( t

17、t) 3. 過熱蒸氣過熱蒸氣 要考慮過熱蒸氣與飽和液的焓差。要考慮過熱蒸氣與飽和液的焓差。 4. 液膜過冷度及溫度分布的非線性液膜過冷度及溫度分布的非線性 如果考慮過冷度及溫度分布的實際情況，要用下式代替如果考慮過冷度及溫度分布的實際情況，要用下式代替 計算公式中的計算公式中的 ， 5. 管子排數(shù)管子排數(shù) 管束的幾何布置、流體物性都會影響凝結換熱。管束的幾何布置、流體物性都會影響凝結換熱。 前面推導的橫管凝結換熱的公式只適用于單根橫管。前面推導的橫管凝結換熱的公式只適用于單根橫管。第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-3 影響膜狀凝結的因素影響膜狀凝結的因素2021-12-26 - 16

18、 - 6. 管內冷凝管內冷凝 此時換熱與蒸氣的流速關系很大。此時換熱與蒸氣的流速關系很大。 蒸氣流速低蒸氣流速低時，凝結液主要在管子底部，蒸氣則位于管子上半部。時，凝結液主要在管子底部，蒸氣則位于管子上半部。 流速較高流速較高時，形成環(huán)狀流動，凝結液均勻分布在管子四周，時，形成環(huán)狀流動，凝結液均勻分布在管子四周， 中心為蒸氣核。中心為蒸氣核。第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-3 影響膜狀凝結的因素影響膜狀凝結的因素2021-12-26 - 17 - 7. 凝結表面的幾何形狀凝結表面的幾何形狀v強化凝結換熱的原則是盡強化凝結換熱的原則是盡量減薄粘滯在換熱表面上的量減薄粘滯在換熱表面上的

19、液膜的厚度。液膜的厚度。v可用各種帶有尖峰可用各種帶有尖峰 的表面使在其上冷的表面使在其上冷 凝的液膜拉薄，或凝的液膜拉薄，或 者使已凝結的液體者使已凝結的液體 盡快從換熱表面上盡快從換熱表面上 排泄掉。排泄掉。第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-3 影響膜狀凝結的因素影響膜狀凝結的因素2021-12-26 - 18 -7-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象 蒸汽鍋爐蒸汽鍋爐 做飯做飯 許多其它的工業(yè)過程許多其它的工業(yè)過程1 生活中的例子生活中的例子2定義定義：a 沸騰：沸騰：工質內部形成大量氣泡并由液態(tài)轉換到氣態(tài)的一種劇工質內部形成大量氣泡并由液態(tài)轉換到氣態(tài)的一種劇烈的汽化過程烈的汽化

20、過程 b 沸騰換熱：沸騰換熱：指工質通過氣泡運動帶走熱量，并使其冷卻的一指工質通過氣泡運動帶走熱量，并使其冷卻的一種傳熱方式種傳熱方式3 分類分類沸騰的分類很多，書中僅介紹了常見的沸騰的分類很多，書中僅介紹了常見的大容器沸騰大容器沸騰(池池內沸騰內沸騰)和和強制對流沸騰強制對流沸騰，每種又分為每種又分為過冷沸騰過冷沸騰和和飽飽和沸騰和沸騰。第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象2021-12-26 - 19 -a 大容器沸騰大容器沸騰(池內沸騰池內沸騰)：加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發(fā)生的沸騰；中所發(fā)生的沸騰；b 強制對

21、流沸騰：強制對流沸騰強制對流沸騰：強制對流沸騰加熱表面加熱表面Heated SurfaceLiquidflowBubble flowSlug flowAnnular flowMist flow第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象2021-12-26 - 20 -4 汽泡動力學簡介汽泡動力學簡介 (1) 汽泡的成長過程汽泡的成長過程 實驗表明，通常情況下，沸騰時汽泡只發(fā)生在加熱面的某些點，實驗表明，通常情況下，沸騰時汽泡只發(fā)生在加熱面的某些點，而不是整個加熱面上，這些產生氣泡的點被稱為而不是整個加熱面上，這些產生氣泡的點被稱為汽化核心汽化核心，較，較普遍的

22、看法認為，壁面上的凹穴和裂縫易殘留氣體，是最好的普遍的看法認為，壁面上的凹穴和裂縫易殘留氣體，是最好的汽化核心，如圖所示。汽化核心，如圖所示。c 過冷沸騰：過冷沸騰：指液體主流尚未達到飽和溫度，即處于過冷狀態(tài)，而壁指液體主流尚未達到飽和溫度，即處于過冷狀態(tài)，而壁面上開始產生氣泡，稱之為過冷沸騰面上開始產生氣泡，稱之為過冷沸騰d 飽和沸騰：飽和沸騰：液體主體溫度達到飽和溫度，而壁面溫度高于飽和溫液體主體溫度達到飽和溫度，而壁面溫度高于飽和溫度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰度所發(fā)生的沸騰，稱之為飽和沸騰我們這本書僅介紹我們這本書僅介紹大容器大容器的的飽和沸騰飽和沸騰第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結

23、與沸騰換熱6-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象2021-12-26 - 21 -(2) 汽泡的存在條件汽泡的存在條件 汽泡半徑汽泡半徑R必須滿足下列條件才能存活必須滿足下列條件才能存活(克拉貝龍方程克拉貝龍方程)(2minswvsttrTRR式中：式中： 表面張力，表面張力，N/m；r 汽化潛熱，汽化潛熱，J/kg v 蒸汽密度，蒸汽密度，kg/m3；tw 壁面溫度，壁面溫度， C ts 對應壓力下的飽和溫度，對應壓力下的飽和溫度， C可見，可見， (tw ts ) , Rmin 同一加熱面上，稱為汽化核心的凹同一加熱面上，稱為汽化核心的凹穴數(shù)量增加穴數(shù)量增加 汽化核心數(shù)增加汽化核心數(shù)增加 換熱增

24、強換熱增強第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象2021-12-26 - 22 -5大容器飽和沸騰曲線：大容器飽和沸騰曲線：表征了大容器飽和沸騰的全部過程，共包括表征了大容器飽和沸騰的全部過程，共包括4個換熱個換熱規(guī)律不同的階段：規(guī)律不同的階段：自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰自然對流、核態(tài)沸騰、過渡沸騰和和穩(wěn)定膜態(tài)沸騰穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，如圖，如圖所示：所示：qminqmax第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象2021-12-26 - 23 -幾點說明：幾點說明：（1）上述熱流密度的峰值）上述熱流密度的峰值qmax 有重大意義，

25、稱為臨界熱流密度，有重大意義，稱為臨界熱流密度，亦稱燒毀點。一般用核態(tài)沸騰轉折點亦稱燒毀點。一般用核態(tài)沸騰轉折點DNB作為監(jiān)視接近作為監(jiān)視接近qmax的警戒。這一點對熱流密度可控和溫度可控的兩種情況的警戒。這一點對熱流密度可控和溫度可控的兩種情況都非常重要。都非常重要。（2）對穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，因為熱量必須穿過的是熱阻較大的汽膜，）對穩(wěn)定膜態(tài)沸騰，因為熱量必須穿過的是熱阻較大的汽膜，所以換熱系數(shù)比凝結小得多。所以換熱系數(shù)比凝結小得多。第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-4 沸騰換熱現(xiàn)象沸騰換熱現(xiàn)象2021-12-26 - 24 -7-5 沸騰換熱計算沸騰換熱計算式式沸騰換熱也是對流換熱的一

26、種，因此，牛頓冷卻公式仍然適用，即沸騰換熱也是對流換熱的一種，因此，牛頓冷卻公式仍然適用，即thtthqsw)(但對于沸騰換熱的但對于沸騰換熱的h h卻又許多不同的計算公式卻又許多不同的計算公式1 大容器飽和核態(tài)沸騰大容器飽和核態(tài)沸騰 影響核態(tài)沸騰的因素主要是過熱度和汽化核心數(shù)，而汽化核影響核態(tài)沸騰的因素主要是過熱度和汽化核心數(shù)，而汽化核心數(shù)受表面材料、表面狀況、壓力等因素的支配，所以沸騰換心數(shù)受表面材料、表面狀況、壓力等因素的支配，所以沸騰換熱的情況液比較復雜，導致了個計算公式分歧較大。目前存在熱的情況液比較復雜，導致了個計算公式分歧較大。目前存在兩種計算是，一種是針對某一種液體，另一種是廣

27、泛適用于各兩種計算是，一種是針對某一種液體，另一種是廣泛適用于各種液體的。種液體的。第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-5 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式2021-12-26 - 25 -為此，書中分別推薦了兩個計算式為此，書中分別推薦了兩個計算式（1）對于水的大容器飽和核態(tài)沸騰，教材推薦適用米海）對于水的大容器飽和核態(tài)沸騰，教材推薦適用米海 耶夫公式，壓力范圍：耶夫公式，壓力范圍：1054 106 Pa5 . 033. 21ptCh)(122. 033. 35 . 01KNmWC按按 thq15. 07 . 02pqCh )(533. 015. 03 . 03 . 02KNmWC第第7

28、章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-5 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式2021-12-26 - 26 -（2）羅森諾公式）羅森諾公式廣泛適用的強制對流換熱公式廣泛適用的強制對流換熱公式既然沸騰換熱也屬于對流換熱，那么，既然沸騰換熱也屬于對流換熱，那么，st = f ( Re, Pr )也應該適用。也應該適用。羅森諾正是在這種思路下，通過大量實驗得出了如下實驗關聯(lián)式：羅森諾正是在這種思路下，通過大量實驗得出了如下實驗關聯(lián)式：slwlCStPrRe33. 01式中，式中， r 汽化潛熱；汽化潛熱； Cpl 飽和液體的比定壓熱容飽和液體的比定壓熱容 g 重力加速度重力加速度 l 飽和液體的動力粘度飽

29、和液體的動力粘度 Cwl 取決于加熱表面液體取決于加熱表面液體 組合情況的經驗常數(shù)組合情況的經驗常數(shù)(表表6) q 沸騰傳熱的熱流密度沸騰傳熱的熱流密度 s 經驗指數(shù)，水經驗指數(shù)，水s = 1,否則，否則，s=1.7tCrNuStplPrRe)(RevllgrqllpllCPr第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-5 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式2021-12-26 - 27 -上式可以改寫為：上式可以改寫為：321Pr)(slwlplvllrCtCgrq可見，可見， ，因此，盡管有時上述計算公式得到的，因此，盡管有時上述計算公式得到的q與實與實驗值的偏差高達驗值的偏差高達 100，但已

30、知，但已知q計算計算 時，則可以將偏差時，則可以將偏差縮小到縮小到 33。這一點在輻射換熱種更為明顯。計算時必須謹。這一點在輻射換熱種更為明顯。計算時必須謹慎處理熱流密度。慎處理熱流密度。3tqt2 大容器沸騰的臨界熱流密度大容器沸騰的臨界熱流密度書中推薦適用如下經驗公式：書中推薦適用如下經驗公式：4121max)(24vlvgrq第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-5 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式2021-12-26 - 28 -3 大容器膜態(tài)沸騰的關聯(lián)式大容器膜態(tài)沸騰的關聯(lián)式（1）橫管的膜態(tài)沸騰）橫管的膜態(tài)沸騰413)()(62.0swvvvlvttdgrh式中，除了式中，除了r

31、和和 l 的值由飽和溫度的值由飽和溫度 ts 決定外，其余物性均以平決定外，其余物性均以平均溫度均溫度 tm ( twts ) / 2 為定性溫度，特征長度為管子外徑為定性溫度，特征長度為管子外徑d, 如果加熱表面為球面，則上式中的系數(shù)如果加熱表面為球面，則上式中的系數(shù)0.62改為改為0.67第第7 7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-5 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式2021-12-26 - 29 -勃洛姆來建議采用如下超越方程來計算：勃洛姆來建議采用如下超越方程來計算：343434rchhhswswrTTTTh)(44其中：其中：（2）考慮熱輻射作用）考慮熱輻射作用由于膜態(tài)換熱時，壁面溫

32、度一般較高，因此，有必要考慮由于膜態(tài)換熱時，壁面溫度一般較高，因此，有必要考慮熱輻射換熱的影響，它的影響有兩部分，一是直接增加了熱輻射換熱的影響，它的影響有兩部分，一是直接增加了換熱量，另一個是增大了汽膜厚度，從而減少了換熱量。換熱量，另一個是增大了汽膜厚度，從而減少了換熱量。因此，必須綜合考慮熱輻射效應。因此，必須綜合考慮熱輻射效應。第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-5 沸騰換熱計算式沸騰換熱計算式2021-12-26 - 30 -7-6 影響沸騰換熱的因素影響沸騰換熱的因素沸騰換熱是我們學過的換熱現(xiàn)象中最復雜的，影響因素也最多，沸騰換熱是我們學過的換熱現(xiàn)象中最復雜的，影響因素也最

33、多，由于我們只學習了大容器沸騰換熱，因此，影響因素也只針對大由于我們只學習了大容器沸騰換熱，因此，影響因素也只針對大容器沸騰換熱。容器沸騰換熱。1 不凝結氣體不凝結氣體 對膜狀凝結換熱的影響？對膜狀凝結換熱的影響？與膜狀凝結換熱不同，液體中的不凝結氣體會使沸騰換熱得到與膜狀凝結換熱不同，液體中的不凝結氣體會使沸騰換熱得到某種程度的強化某種程度的強化2 2 過冷度過冷度 只影響過冷沸騰，不影響飽和沸騰，因自然對流換熱時，只影響過冷沸騰，不影響飽和沸騰，因自然對流換熱時， ，因此，過冷會強化換熱。，因此，過冷會強化換熱。nfwtth)(見見p.183第第7章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-6

34、影響沸騰換熱的因素影響沸騰換熱的因素2021-12-26 - 31 -3 液位高度液位高度 當傳熱表面上的液位足夠高當傳熱表面上的液位足夠高時，沸騰換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)時，沸騰換熱表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)與液位高度無關。但當液位與液位高度無關。但當液位降低到一定值時，表面?zhèn)鳠峤档偷揭欢ㄖ禃r，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)會明顯地隨液系數(shù)會明顯地隨液 位的降位的降低而升高低而升高(臨界液位臨界液位)。圖中介質為一個圖中介質為一個 大氣壓下的水大氣壓下的水4 重力加速度重力加速度 隨著航空航天技術的發(fā)展，隨著航空航天技術的發(fā)展， 超重力和微重力條件下的超重力和微重力條件下的 傳熱規(guī)律得到蓬勃發(fā)展，傳熱規(guī)律得到蓬勃發(fā)展， 但目前還遠沒到成熟的地但目前還遠沒到成熟的地 步，就現(xiàn)有的成果表明：步，就現(xiàn)有的成果表明：第第6 6章章 凝結與沸騰換熱凝結與沸騰換熱6-6 影響沸騰換熱的因素影響沸騰換熱的因素2021-12-26 - 32 - 從從0.1 100 9.8 m/s2 的范圍內，的范圍內，g對核態(tài)沸騰換熱規(guī)律沒有影響，對核態(tài)沸騰換熱規(guī)律沒有影響，但對自然對流換熱有影響，由于但對自然對流換熱有影響，由于 因此，因此，g Nu 換熱加強。換熱加強。23tlgGrnCNuPr)(Re5 沸騰表面的結構沸騰表面的結構 沸騰表面上的微笑凹坑最容易產