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传热学-第六章-凝结与沸腾换热
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3秒自动关闭窗口在蒸汽冷凝时,若存在不凝性气体,你认为会发生怎样的变化_百度作业帮
在蒸汽冷凝时,若存在不凝性气体,你认为会发生怎样的变化
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第六章 第四、五、六节传热学讲稿.ppt30页
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第四节 沸腾换热现象 概念：当液体与温度高于其相应压力下饱和温度的壁面接触时，液体在固体壁面会发生沸腾，这时的换热称为沸腾换热。
分类： 1. 依据沸腾时液体温度的高低，沸腾换热可以分为： 饱和沸腾和过冷沸腾； 2. 根据沸腾空间的大小，沸腾可分为：大容器沸腾和管内强制对流沸腾
?不管是那种沸腾换热，在液体内部均产生汽泡。因此要了解沸腾传热，必须先了解汽泡在沸腾过程中的行为，即了解汽泡动力学方面的知识。这有助于理解影响沸腾换热的一些因素和强化沸腾换热的措施。
各种沸腾换热的定义 饱和沸腾：流体主体温度达到饱和温度
，壁面温度
高于饱和温度时所发生的沸腾称为饱和沸腾。
过冷沸腾：流体主体温度低于饱和温度
，壁面温度
高于饱和温度时所发生的沸腾称为过冷沸腾。
大空间沸腾：加热面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾称为大空间沸腾换热。
管内强制对流沸腾：流体在管内流动时发生的沸腾称为管内强制对流沸腾。
气泡动力学简介 气泡的成长过程 实验表明，在通常情况下，沸腾时汽泡只发生在加热面的某些点，而不是整个加热面上。这些产生汽泡的点称为汽化核心。比较普遍的看法是，壁面上的凹穴和裂缝处易残留气体，是最好的汽化核心。在汽化核心产生的汽泡，由于受到周围加热面的加热，汽、液交界面上的液体继续蒸发，汽泡长大。待汽泡长大到一定的程度后，汽泡受到的液体浮力超过汽、固间产生的表面张力，汽泡便脱离加热面，四周的液体来补充汽泡脱离后留下的空间。 演示：单个气泡的生成长大过程
气泡存在的条件 右图所示为在流体中存在的一个球形汽泡，它与周围液体处于力平衡和热平衡条件下。 汽
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周一至周五
9：00&22：00
浅析如何强化沸腾换热
&&&&&&本期共收录文章20篇
　　摘要：沸腾换热现象在我们的日常生活里常常见到，比如和我们息息相关的供热锅炉。发电的汽轮机组，航空航天技术的应用，就连我们日常做饭烧菜都会产生沸腾换热现象。影响沸腾换热的因素有哪些呢装置？如何利用沸腾换热为我们服务呢？这是很久以来许多科研人员研究的课题。 中国论文网 /2/view-421134.htm　　关键字：沸腾换热 冷沸腾 饱和沸腾 强制对流沸腾 气泡成长 　　 　　前言： 　　随着现代大工业化的进程，能源的短缺。各种各样的能源的合理利用更广泛的受到人们的关注。锅炉在工业中占着非常大的比例，是现代化工业生产中举足轻重的设备。 而锅炉的安全合理稳定生产也就是工业生产的重中之重。沸腾换热现象大多存在也锅炉热动力系统中。 　　什么是沸腾？沸腾换热是怎样进行的？ 　　沸腾的定义：装有液体的容器，由于受热内部形成大量汽包，使其表面由液态转换到气态的一种汽化的过程。这个过程我们称为沸腾。液态在加热面上沸腾是侯的换热过程，产生的工质通过汽包运动，带走热量，使其冷却的一种热传递方式我们称其为沸腾换热。沸腾换热是怎样进行的呢？当加热面的温度超过液体的饱和温度，并且达到一定峰值时。液体便会在加热面的很多点上形成汽泡。汽泡形成后由小到大，不断成大、相互脱离、不断上浮。汽泡在形成和长大过程中，吸收大量汽化热能。汽泡的相互脱离和上升运动又不断产生剧烈扰动。这样沸腾换热就完成了一个过程。它要比单相流体的对流换热强烈得多。因此被广泛的利用。也因而被人们广泛的关注。 　　沸腾换热的分类：一般沸腾换热可分为两大类既过冷沸腾和饱和沸腾 　　1、什么是过冷沸腾：在换热器表面形成的气泡，继续加人使汽泡在脱离加热表面以后。如果液体还没达到饱和的温度。那么汽泡在对液体放热之后，就会逐渐的凝结并消失还原成液态。这种沸腾，我们称为之过冷沸腾。 　　什么是饱和沸腾：在换热器表面产生气泡后，继续加热汽泡在脱离加热面以后。如果液体现在已达到了饱和的温度。那么汽泡将继续吸收热量、继续长大。直至从液面飘逸而出。完全脱离了液面。这种沸腾我们称为之饱和沸腾。 　　饱和沸腾的继续会产生什么后果？随着加热面上的热流密度的不断增加。汽化核心不断增多。汽泡生成的频率也在不断地加快。直至加热面上所生成的汽泡，因为来不及脱离换热面，便连成汽泡膜。好像是一层此时的沸腾我们称之为膜状沸腾。这层汽膜会将液体和加热面隔开。热量就只能靠辐射和汽膜的微弱传导，由加热面导入。此时传热系数大大降低，容器壁面温度急剧上升，会导致最终烧毁。所以工业锅炉，为了安全起见，必须加大力度，杜绝膜状沸腾现象的产生。 　　4、沸腾换热出现的场景。沸腾换热常见于工业锅炉、 工业蒸发器、 工业蒸馏塔等设备中。由于它的换热系数较大。也常被用于一些需要强冷却或者强化传热的场合。如火箭发动机和它的尾喷管、核反应堆的堆芯、连续的浇铸、金属的淬火和热管技术等。在实际应用中，沸腾通常是在流动状态下进行的，其影响因素也及为复杂。 　　三、如何强化利用沸腾换热？ 　　利用沸腾换热的两种沸腾，有大容器沸腾和强对流沸腾 　　1、大容器沸腾：也叫池内沸腾。它是加热壁表面浸入具有自由表面的液体中，所发 　　生的沸腾。大多数的工业都是利用大容器沸腾换热，比如热电厂、汽轮机、供热锅炉等等。液大多数的体 　　2、强对流沸腾：即是强制性对流加沸腾的共同作用称为强对流沸腾。 　　3、如何强化沸腾换热： 　　a、营造气泡形成的环境。通常情况下，气泡只发生在加热面的某些点，而不是整个加热面上都是发生气泡的，这些发生气泡的点我们称它为气泡核心。而加热壁面上的凹穴、裂缝、伤痕处容易残留气体，是气泡最好的汽化核心。因此在加热面上多些凹坑，让气泡有更多的产生核心。从而制造出更多的气泡。是强化沸腾换热的重要途径。目前大多采用多孔表面强化沸腾传热方式。多孔表面的制造方式主要有两大类。既多孔覆盖表面和开孔多孔表面。多孔覆盖表面就是在换热器的表面上，加盖一层覆盖物。这种覆盖物是多孔的。其多孔的材料可以是铜、铝合金、不锈钢等其他金属合金等材料。开孔多孔表面就是换热器的表面加工出所需要的大小适宜的内凹穴。其制作方式也多种多样，不同的方式产生的效果也不尽相同。多孔技术主要有两种加工手段，一是用烧结、钎焊、火焰喷涂、电离沉积等物理和化学手段，让换热面表面形成多孔结构。达到更多的产生气泡的目的。二是机械加工，就是用机械的方法把换热面的表面打造成多孔的表面，以到达更多的产生气泡的目的。 　　b、给气泡以良好的成长环境。有了气泡产生的条件，还要营造气泡成活和不断长大的环境。保持换热器表面的温度稳定，既不出现过冷沸腾，也不造成膜状沸腾。给气泡一个存活成长的环境。保持水位的正常，低水位会造成膜状沸腾，高水位会形成过冷沸腾现象的产生。 　　C、在工程实践中，热流的密度应该严格控制使其临界值以下。汽泡的形成和气泡到沸腾状态的过渡。同液体的物性、液体的纯度、液体的状态参数，以及加热表面材料的性质和液体重力加速度等因素都息息相关。因此还有多反面考虑，综合控制，才能强化沸腾换热的效率。 　　四、影响沸腾换热的因素 　　1、不凝结。液体中的不凝结气体，使气泡不凝结冷却，便会使沸腾换热得到某种程度的强化。 　　2、过冷度。过冷度只影响了过冷沸腾，却不会影响饱和沸腾和对流沸腾。因此对流沸腾的时候，过冷反而会强化换热。 　　3、液位的高度。当传热表面的液体液位足够高度时候，沸腾换热表面的传热系数和液位的高度没有直接关系。而当液体的液位表面降低到一定高度时候。其表面的传热系数会明显的随液体液位的降低而升高。 　　4、重力加速度。在航天技术中超重力和微重力下的传热规律涉及到重力加速度。随着下降速度的增加，换热也会不断的加强。 　　5、沸腾表面的结构。沸腾表面的凹坑，是产生气泡的核心。随凹坑的增多，沸腾换热会有所加强。 　　结束语：随着科技的发展，生产力的推动更多的是依靠科学的发展。科技是第一生产力，认清事物的本质，才能科学合理的利用规律更好的为人类服务，我们有理由相信，随着科学的发展，科技的进步，沸腾换热技术也将是日新月异，更好的被我们所利用。让自然规律更好的为人类服务。 　　 　　 　　参考文献： 　　1、《常用锅炉使用和管理汇编》中国标准出版社 　　2、《压力容器相关标准汇编》中国标准出版社 　　3、《工程热力学》热能动力学科教材
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