传热学PPT讲稿
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传热学初讲.ppt
通过对大量实际导热问题的经验提炼，导热现象的规律 已经总结为傅里叶定律，又称导热基本定律。
液氮、液氧的低温容器设备（称杜瓦瓶）的设计，由于 采取了减少热量传递的措施，使得在垂直于杜瓦瓶壁面方 向的热量传递减少到采取措施之前的千分之一，甚至更少， 从而有效地防止了瓶内低温液体的蒸发，减少了能量损失。
传热学基础
——传热学应用
3、温度控制
为使一些设备能安全经济的运行，或者为得到优质产品， 要对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制。
1、强化传热
即在一定的条件（如一定的温差、体积、重量或泵功等） 下增加所传递的热量。
以家用空调为例：最近20年，家用空调广泛进入民众 家庭，家用空调的尺寸不断缩小，并且能耗也在不断降低， 这主要归功于强化传热弱传热，或称绝缘传热
即在一定条件下使热量的传递减到最小。热绝缘类型的 问题主要对于高温的设备，目的是减少散热损失，或称减 少漏热；对于低温的设备，主要就是减少冷量的损失。
还有就是，人们衣着随季节而变化这一现象就涉及 上面所属的三种类型的问题：在冬天利用保温性能好的衣 服来削弱人体向外的散热，在夏天则是通过较多的裸露皮 肤以及穿白色的衣服增加人体向环境的散热，而这样做的 目的就是要把人体的温度控制在一定的范围以内。
传热学基础
——传热学应用
传热学的应用是将节约能源作为贯穿始终的一条主线。
热量传递的强化与削弱紧密地与节能措施联系起来，通 过学习不仅了解节约能源的技术和方法，并且树立起“节 能优先”的基本观点。也就是传热学学习和研究的目的所 在。
传热学基础
——热传导
热能传递的三种基本方式
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流与热辐射。 分别简述如下：
一、热传导
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及 自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递称为热传 导，简称导热。例如，固体内部热量从温度较高的部分传 递到温度较低的部分，以及温度较高的固体把热量传递给 与之接触的温度较低的另一固体都是导热现象。
液氮、液氧的低温容器设备（称杜瓦瓶）的设计，由于 采取了减少热量传递的措施，使得在垂直于杜瓦瓶壁面方 向的热量传递减少到采取措施之前的千分之一，甚至更少， 从而有效地防止了瓶内低温液体的蒸发，减少了能量损失。
传热学基础
——传热学应用
3、温度控制
为使一些设备能安全经济的运行，或者为得到优质产品， 要对热量传递过程中物体关键部位的温度进行控制。
1、强化传热
即在一定的条件（如一定的温差、体积、重量或泵功等） 下增加所传递的热量。
以家用空调为例：最近20年，家用空调广泛进入民众 家庭，家用空调的尺寸不断缩小，并且能耗也在不断降低， 这主要归功于强化传热弱传热，或称绝缘传热
即在一定条件下使热量的传递减到最小。热绝缘类型的 问题主要对于高温的设备，目的是减少散热损失，或称减 少漏热；对于低温的设备，主要就是减少冷量的损失。
还有就是，人们衣着随季节而变化这一现象就涉及 上面所属的三种类型的问题：在冬天利用保温性能好的衣 服来削弱人体向外的散热，在夏天则是通过较多的裸露皮 肤以及穿白色的衣服增加人体向环境的散热，而这样做的 目的就是要把人体的温度控制在一定的范围以内。
传热学基础
——传热学应用
传热学的应用是将节约能源作为贯穿始终的一条主线。
热量传递的强化与削弱紧密地与节能措施联系起来，通 过学习不仅了解节约能源的技术和方法，并且树立起“节 能优先”的基本观点。也就是传热学学习和研究的目的所 在。
传热学基础
——热传导
热能传递的三种基本方式
热能的传递有三种基本方式：热传导、热对流与热辐射。 分别简述如下：
一、热传导
物体各部分之间不发生相对位移时，依靠分子、原子及 自由电子等微观粒子的热运动而产生的热能传递称为热传 导，简称导热。例如，固体内部热量从温度较高的部分传 递到温度较低的部分，以及温度较高的固体把热量传递给 与之接触的温度较低的另一固体都是导热现象。
传热学基本知识PPT课件
Qt1t2t3 t1t4
R1R2R3
R
通过各层的导热量相同， 各层导热所遵循的规律相同
2021
29
传热学基本知识
热传导
4、导热计算 3）单层圆筒壁的稳定热传导
特点：单层圆筒壁的导热面积不是常量，随圆
筒半径而变、同时温度也只是随半径而变。
Q t1 t2 R
t
A均
A均=2πr均L
r均
r2 r1 ln r2
导热分为两类
稳定导热：温度不随时间而变化的导热 不稳定导热：温度随时间而变化的导热
知识回顾
2021
23
传热学基本知识
热传导
2、傅里叶导热定律
热传导的速率与垂直于热流方向的表面积成正比，与壁面两侧的温差成正比，与壁厚成反比。
QAt1t2
q
Q A
t
Q
t
t R
A
Q 导热量，传热速率 , W;
导热动力 导热阻力
自然对流
泡状沸腾或泡核沸腾（传热系数大）
膜状沸腾
2021
36
蒸汽冷凝时的对流传热
蒸汽冷凝的对流传热
蒸汽是工业上最常用的热源，在锅炉内利用煤燃烧 时产生的热量将水加热汽化，使之产生蒸汽。蒸汽在饱 和温度下冷凝成同温度的冷凝水时，放出冷凝潜热，供 冷流体加热。
2021
37
蒸汽冷凝时的对流传热
(1) 蒸汽冷凝的方式
t t1t2 l n t1 t2 2021
当⊿t1/⊿t2＜2时
⊿t=(⊿t1+⊿t2)/2
15
（2）双侧变温时的平均温度差
并流
逆流
错流
折流
①并流时的(对数)平均温度差
(完整PPT)传热学
温度
温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高， 导热系数会增加。
压力
对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。
稳态与非稳态导热过程
稳态导热
物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。在稳态导热过程中，热流 密度和温度分布保持恒定。
非稳态导热
物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。在非稳态导热过程中，热流 密度和温度分布会发生变化，通常需要考虑时间因素对导热过程的影响。
热辐射基本概念和定律
普朗克定律
基尔霍夫定律
在热平衡状态的物体所辐射的能 量与吸收的能量之比与物体本身 物性无关,只与波长和温度有关。
给出了黑体辐射力随波长的分布 规律。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
黑体的全波长辐射力与温度的四 次方成正比。
热辐射定义
维恩位移定律
物体由于具有温度而辐射电磁波 的现象。
黑体的最大单色辐射力对应的波 长与绝对温度成反比。
流体物性
包括密度、粘度、导热系数等，影响流动状态和传热效率。
流动状态
层流或湍流，影响传热系数和温度分布。
传热表面形状和大小
影响流动边界层和传热面积，从而影响传热效率。
温度差
传热驱动力，温差越大，传热速率越快。
牛顿冷却定律及其应用
牛顿冷却定律
描述对流换热过程中，传热速率与温差之间的关系，即q = h(Tw - Tf)，其中q为传热速率，h为对流换热系数，Tw和Tf 分别为壁面温度和流体温度。
(完整PPT)传热学
contents
目录
• 传热学基本概念与原理 • 导热现象与规律 • 对流换热原理及应用 • 辐射换热基础与特性 • 传热过程数值计算方法 • 传热学实验技术与设备 • 传热学在工程领域应用案例
温度对导热系数的影响因材料而异，一般情况下，随着温度的升高， 导热系数会增加。
压力
对于某些材料，如气体，压力的变化会对导热系数产生显著影响。
稳态与非稳态导热过程
稳态导热
物体内部各点温度不随时间变化而变化的导热过程。在稳态导热过程中，热流 密度和温度分布保持恒定。
非稳态导热
物体内部各点温度随时间变化而变化的导热过程。在非稳态导热过程中，热流 密度和温度分布会发生变化，通常需要考虑时间因素对导热过程的影响。
热辐射基本概念和定律
普朗克定律
基尔霍夫定律
在热平衡状态的物体所辐射的能 量与吸收的能量之比与物体本身 物性无关,只与波长和温度有关。
给出了黑体辐射力随波长的分布 规律。
斯蒂芬-玻尔兹曼定律
黑体的全波长辐射力与温度的四 次方成正比。
热辐射定义
维恩位移定律
物体由于具有温度而辐射电磁波 的现象。
黑体的最大单色辐射力对应的波 长与绝对温度成反比。
流体物性
包括密度、粘度、导热系数等，影响流动状态和传热效率。
流动状态
层流或湍流，影响传热系数和温度分布。
传热表面形状和大小
影响流动边界层和传热面积，从而影响传热效率。
温度差
传热驱动力，温差越大，传热速率越快。
牛顿冷却定律及其应用
牛顿冷却定律
描述对流换热过程中，传热速率与温差之间的关系，即q = h(Tw - Tf)，其中q为传热速率，h为对流换热系数，Tw和Tf 分别为壁面温度和流体温度。
(完整PPT)传热学
contents
目录
• 传热学基本概念与原理 • 导热现象与规律 • 对流换热原理及应用 • 辐射换热基础与特性 • 传热过程数值计算方法 • 传热学实验技术与设备 • 传热学在工程领域应用案例
传热学--导热理论基础--ppt课件精选全文
此时表观热导率最小。最佳密度一般由实验确定。
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
3、隔热层必须采取防潮措施
（1） 湿材料 干材料或水
因多孔材料很容易吸收水分，吸水后，由于热导率较大的水
代替了热导率较小的介质，加之在温度梯度的推动下引起水分
迁移，使多孔材料的表观热导率增加很多。
0.35
0.599
第二章 导热理论基础
※导热是在温度差作用下依靠物质微粒（分子、原子和 自由电子等）的运动（移动、振动和转动）进行的能 量传递。因此，导热与物体内的温度分布密切相关。 ※本章将从温度场、温度梯度等基本概念出发 阐述导热过程的基本规律 讨论描述物体导热的导热微分方程和定解条件
第二章 导热理论基础
第一节 温度场和温度梯度 一、温度场（P13）
第二章 导热理论基础
第三节 热导率
4、几点说明
（1）保温材料的λ值界定值随时间和行业的不同有所变化。 保温材料热导率的界定值大小反映了一个国家保温材料的生
产及节能的水平。
20世纪50年代我国沿用前苏联标准为0.23W/(m·K)； 20世纪80年代，GB4272-84规定为0.14W/(m·K)， GB4272-92《设备及管道保温技术通则》中则降低到 （0.122）W对/(于m各·K向) 异性材料，其热导率还与方向有关。
1、等温面：同一瞬间，温度场中温度相同的点所连成的面。 2、等温线：等温面与其他任一平面的交线。
3、立体的等温面常用等温线的平面图来表示。
为了在平面内清晰地表示一组等温面，常用这些等温面与一 平面垂直相交所得的一簇等温线来表示。 图2-1是用等温线表示的内燃机活塞和水冷燃气轮机叶片的温度场
第二章 导热理论基础
三、温度梯度（P13-14）
传热学-绪论PPT课件
2、定义 凡是由导热、对流和热辐射两种以上的基本方式 组成的热传递过程称为复合换热。
五、传热过程
1、举例 ➢内燃机气缸中的高温燃气经气缸壁传给水套中的
冷却水。
➢暖气设备内水蒸气通过器壁散热至周围空气中。
➢冷凝器中的冷却水通过管壁从低压水蒸气吸收热 量。
2、定义 热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流 体中的过程称为传热过程。
三、传热学的应用
(1)自然界中的例子
• 若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度，那么 为什么在冬天和夏天人在房间内所穿的衣服厚度不一 样？
• 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温 。如何解释其道理？
(2)工程技术领域
• 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电 子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料 、军事 、科学与技术、生命科学与生物技术…
(3) 与专业相关的具体应用举例
• 发动机缸壁的传热损失，降低了发动机的热效率 • 发动机冷却系统 • 空调系统 •…
通过对传热学课程的学习，将会对解决热 传递的问题打下一定的理论基础。
1-2 热量传递的基本方式
• 热量传递过程实例 铝壶烧开水
• 热量传递的三种基本方式： 导热(热传导)、 对流(热对流) 、 热辐射。
（1）任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向 周围空间发出热辐射。
（2）互相辐射的物体之间并不需要接触。即辐射 能的传递不用借助于媒介物。即使在真空中也可以 传递。
（3）热辐射不仅产生能量的转移，而且还伴随能 量形式的转化。（热能—辐射能—热能 ）
4、计算式 ①黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的
3、对流换热定义 流体流过固体壁面时所发生的热传递过程。
五、传热过程
1、举例 ➢内燃机气缸中的高温燃气经气缸壁传给水套中的
冷却水。
➢暖气设备内水蒸气通过器壁散热至周围空气中。
➢冷凝器中的冷却水通过管壁从低压水蒸气吸收热 量。
2、定义 热量由壁面一侧的流体通过壁面传到另一侧流 体中的过程称为传热过程。
三、传热学的应用
(1)自然界中的例子
• 若房间里气体的温度在夏天和冬天都保持20度，那么 为什么在冬天和夏天人在房间内所穿的衣服厚度不一 样？
• 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保温 。如何解释其道理？
(2)工程技术领域
• 动力、化工、制冷、建筑、机械制造、新能源、微电 子、核能、航空航天、微机电系统（MEMS）、新材料 、军事 、科学与技术、生命科学与生物技术…
(3) 与专业相关的具体应用举例
• 发动机缸壁的传热损失，降低了发动机的热效率 • 发动机冷却系统 • 空调系统 •…
通过对传热学课程的学习，将会对解决热 传递的问题打下一定的理论基础。
1-2 热量传递的基本方式
• 热量传递过程实例 铝壶烧开水
• 热量传递的三种基本方式： 导热(热传导)、 对流(热对流) 、 热辐射。
（1）任何物体，只要温度高于0 K，就会不停地向 周围空间发出热辐射。
（2）互相辐射的物体之间并不需要接触。即辐射 能的传递不用借助于媒介物。即使在真空中也可以 传递。
（3）热辐射不仅产生能量的转移，而且还伴随能 量形式的转化。（热能—辐射能—热能 ）
4、计算式 ①黑体：能吸收投入到其表面上的所有热辐射能的
3、对流换热定义 流体流过固体壁面时所发生的热传递过程。
传 热 学30页PPT
水，M2 20oC
图0-1 传热学与热力学的区别
(2) 传热学以热力学第一定律和第二定律为基础，即 始终从高温热
源向低温热院传递，如果没有能量形式的转化，则 始终是守恒的
3 传热学应用实例
自然界与生产过程到处存在温差 传热很普遍
a 人体为恒温体。若房间里气体的温度在夏天和 冬天都保持20度，那么在冬天与夏天、人在房间里所 穿的衣服能否一样？为什么？ b 夏天人在同样温度（如：25度）的空气和水中的感 觉不一样。为什么？ c 北方寒冷地区，建筑房屋都是双层玻璃，以利于保 温。如何解释其道理？越厚越好？
tw2
t r
Φ
tw1
tw2
t R
A
R
A
r
导热热阻 单位导热热阻
t
dx
tw1
dt
Q
tw2
0
tw1
Q
A
x
tw2
图0-2 导热热阻的图示
例 题 1-1
例题 1-1 一块厚度δ =100 mm 的平板， 两侧表面分别维 持在 tw 130 oC ,0 tw 210 oC .0试求下列条件下的热流密度。
(2)物质的属性：可以在固体、液体、气体中发生 (3)导热的特点：a 必须有温差；b 物体直接接触；c
依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递 热量；d 在引力场下单纯的导热只发生在密实固体 中。
(4) 一维稳态导热及其导热热阻 如图0-2所示，稳态 q = const。
q
tw1
q — 热流密度 Wm2 h — 表面传热系数 W (m 2K)
传热学课件PPT演讲
对流换热：工程上 的对流换热是指液 体与固体壁面之间 的热交换。
对流换热是导热和 对流综合作用的结 果。
任何温度高于0K的物体，每时每刻都在以热 辐射的方式接收和辐射着热量。 热辐射仅与温度有关。 热辐射与导热、对流换热有着本质的区别， 它的传递不需要任何中间介质，无论相隔多 远都能发生，且在真空中传递效率最高。
导热是在温度梯度作用下，依靠分子、原子、 自由电子等微观粒子的热运动进行能量传递 的过程。 导热与物理内的温度场有密切的关系。
注意
：
这个属 于违章 用电器
导热系数是指在稳定传热条件下， 1m厚的材料，两侧表面的温差为 1度（K,°C）,在1秒内，通过1 平方米面积传递的热量，用λ表 示，单位为瓦/米· 度（W/m· K,此 处的K可用℃代替）。
热传导是指在不涉及物质转移的 情况下，热量从物体中温度较高的部 位传递给相邻的温度较低的部位，或 从高温物体传递给相接触的低温物体 的过程，简称导热。
热对流是指不同温度的流体各部分由
相对运动引起的热量交换。
热辐射是指物体因自身具有温度而辐射出能 量的现象。
传热学在身边并不少见，在日常的生活中许 多东西正是由于应用了传热学的知识，而被 人们所利用。 传热的方式分为导热，对流换热，辐射换热。 大多数的换热都不是单一的。
热辐射是由于物体内 部微观粒子的热运动 状态改变而将部分内 能转换成电磁波的能 量发射出去的过程。
传热的基本方式有热传导、热对流和热辐射 三种。
实际传热过程一般都不是单一的传热方式， 如火焰对炉壁的传热，就是辐射、对流和传 导的综合。
热传递现象无时无处不在，它的影响几乎遍 及现代所有的工业部门，很难发现一个行业、 部门或者工业过程和传热完全没有任何关系。 例如：能源动力、冶金、化工、交通、建筑 建材、机械以及食品、轻工、纺织、医药、 航空航天、核能、微电子、材料、生物医学 工程、环境工程、新能源以及农业工程等。
《传热学基本知识》PPT课件
《传热学基本知识》PPT 课件
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教学目标：
➢了解稳定传热的根本概念； ➢理解稳定tbt1)F
q(tbt1)
Q －单位时间的对流换热量。
q －对流换热热流强度。
F －墙壁的换热面积。 t b －墙面的温度。
t 1 －流体的温度。
－对流换热系数，
其大小反映了对流换热的强弱。
变换公式的形式，可得：
q tb t1 tb t1
1
R
R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
▪ 黑体：能吸收全部热射线的物体，即 。1
▪ 白体：能反射全部热射线的物体，即 。1 ▪ 透明体：能透过全部热射线的物体，即 。1 ▪ 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。
三、热辐射的根本定律 在所有的物体中，黑体辐射能力最强，
其他物体辐射能力小于黑体，称灰体。
c( T )4 100
3、传热的根本方式 导热 热对流 热辐射 4、稳定传热的根本概念 稳定传热
传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有 所变化。 不稳定传热 传热中温度差随时间变化而变化。
§2－2 稳定导热
一、定义
温度不同的物体直接接触，温度较高的 物体把热能传给温度较低的物体，或 在同一物体内部，热能从温度较高的 局部传给温度较低局部的传热现象。
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的根本方式，分析导热、热 对流和辐射的根本特性及应用。
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教学目标：
➢了解稳定传热的根本概念； ➢理解稳定tbt1)F
q(tbt1)
Q －单位时间的对流换热量。
q －对流换热热流强度。
F －墙壁的换热面积。 t b －墙面的温度。
t 1 －流体的温度。
－对流换热系数，
其大小反映了对流换热的强弱。
变换公式的形式，可得：
q tb t1 tb t1
1
R
R －对流换热热阻，与对流换热系数成反比。
▪ 黑体：能吸收全部热射线的物体，即 。1
▪ 白体：能反射全部热射线的物体，即 。1 ▪ 透明体：能透过全部热射线的物体，即 。1 ▪ 在自然界中，绝对黑体、白体和透明体的是不存在的。
三、热辐射的根本定律 在所有的物体中，黑体辐射能力最强，
其他物体辐射能力小于黑体，称灰体。
c( T )4 100
3、传热的根本方式 导热 热对流 热辐射 4、稳定传热的根本概念 稳定传热
传热中温度差保持一恒定值，即不随时间有 所变化。 不稳定传热 传热中温度差随时间变化而变化。
§2－2 稳定导热
一、定义
温度不同的物体直接接触，温度较高的 物体把热能传给温度较低的物体，或 在同一物体内部，热能从温度较高的 局部传给温度较低局部的传热现象。
本概念； ➢了解稳定传热的过程及传热的增强与削弱。
▪ 传热学是研究热量传递过程规律的一门学 科。
▪ 本章介绍传热的根本方式，分析导热、热 对流和辐射的根本特性及应用。
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概述
概述
➢ 相变传热的定义
对流传热的同时伴随相的变化
➢ 特点
过程中流体温度不变，ts=const. 潜热大，相同条件下传热量大于单相介质对流传热量
传热温差小，传热系数大
➢ 计算方法
q ht
凝结换热：Δt=ts-tw 沸腾换热：Δt=tw-ts
4.1 沸 腾 传 热
1. 概 述
蒸发 (evaporation) ➢ 定义：当tw>ts时，液体强烈汽化并形沸成腾汽泡(b的oil过ing程) 称为沸腾
r v R
✓ 汽泡最小半径
Rmin
2 Ts r v t
2 Ts rv (tw ts )
4.1 沸 腾 传 热
均相成核：过热液体中的汽化成核理论
最大过热度（p=1atm）
液体种类 可达到的最大过热度，K 实验值 理论计算值
水
170
166
甲醇
114
96
乙醇
123
93
乙醚
108
92
苯
128
124
氯苯
118
残留有微量气体，成为汽泡核 凹缝、裂穴处：
接触液体的壁面温度最高
4.1 沸 腾 传 热
均相成核：过热液体中的汽化成核理论
➢ 成核过程
➢ 成核条件
表面张力N/m
✓力平衡条件 R2 pv pl 2 R ✓ 热平衡条件 Tv Tl Ts
p 2
R T Ts p rv
pv>pl
蒸汽饱和
液体必过热 t 2Ts
汽块区：汽泡相互靠近融合，形成汽块或汽柱 在C点，汽泡融合非常剧烈，形成大的汽块附着于加热 面而使传热性能下降，因此，CD曲线相对于BC来说较为平 缓，核态沸腾传热规律发生变化。
4.1 沸 腾Biblioteka 传 热（3）过渡沸腾区 30℃≤Δt<120℃ 壁面过热度增大
汽泡汇聚覆盖加热面增大 传热性能下降
4.1 沸 腾 传 热
129
4.1 沸 腾 传 热
非均相成核：加热壁面上的汽化成核理论 ➢ 成核过程 ➢ 成核条件
① 具有一定的过热度(twts) ② 壁面凹腔处，且r>Rmin ③ (twts)越大，则Rmin越小
Rmin
2 Ts r v t
2 Ts rv (tw ts )
壁面会形成更多的汽化核心N(r)
4.1 沸 腾 传 热
1. 大容器饱和核态沸腾
➢ 米海耶夫计算式
h 0.5335q0.7 p0.15 q ht
h 0.1224t2.33 p0.5
工质：水，p=1×105~4×106Pa；p: Pa, q: W/m2
➢ 罗森诺实验关联式
cpl t
rPrl s
Cwl
q
rl
0.33
g ( l
v )
组合经验常数
（4）稳定膜态沸腾区（Δt>120℃） 通过汽膜的辐射传热占有重要的地位 稳定膜态沸腾与膜状凝结类似，不过因为热量必须穿过
的是热阻较大的汽膜，而不是液膜，所以表面传热系数比凝 结小得多。
4.1 沸 腾 传 热
3. 沸腾成核理论
汽化核心：能产生汽泡的特定地点 液体内部产生：均相成核 加热壁面上产生：非均相成核
qmax
kr
1/ v
2
[g
(
l
v )]1/ 4
说 明：
k=0.10~0.19
➢ 对于一般液体，k可取0.16；
➢ 物性参数按饱和温度确定；
➢ 加热面的特征尺寸远大于汽泡平均直径；
➢ qmax主要受压力影响。
4.2 大容器沸腾传热计算
3. 大容器膜态沸腾
水平圆柱膜态沸腾
有效汽化潜热
1
h
0.62
Cwl
0.013 0.013 0.006 0.00305 0.00225 0.015 0.101 0.0027 0.0128 0.0154 0.0070 0.0080 0.0133 0.0132
罗森诺实验关联式与实验数据比较
4.2 大容器沸腾传热计算
2. 大容器饱和沸腾临界热流密度（CHF）
朱伯（N. Zuber）半经验公式
传热学课件
第四章 相变对流传热分析与计算
主要内容
概述 沸腾传热
大容器饱和沸腾曲线 沸腾传热的计算 影响因素及其强化 流动沸腾传热特征
凝结传热
凝结方式 Nusselt膜状凝结理论 影响因素及其强化
概述
➢ 日常生活中的相变传热过程
汽化 凝结
心急水不开；欲速则不达
发汗冷却
➢ 工程实例
锅炉水冷壁 凝汽器
4. 汽泡动力学简介
研究汽泡的产生、长大、脱离过程
4.2 大容器沸腾传热计算
沸腾传热计算特点
牛顿冷却公式仍然适用 q htw ts ht
影响因素多
h f [t, g(1 v ), r, ,cp ,,,Cwl ]
与沸腾液体及表面材料有关的系数
计算公式分歧较大
4.2 大容器沸腾传热计算
经验指数，水：s=1；其它液体：s=1.7
物性参数按饱和温度确定
W.M. Rohsenow (1921-2011)
4.2 大容器沸腾传热计算
各种表面-液体组合情况的Cwl值
表面-液体组合情况
水-铜 水-铂 水-黄铜 正丁醇-铜 异丙醇-铜 正戊烷-铬 苯-铬 乙醇-铬 水-金钢砂磨光的铜 正戊烷-金钢砂磨光的铜 四氯化碳-金钢砂磨光的铜 水-金、磨光的不锈钢 水-化学腐蚀的不锈钢 水-机械磨光的不锈钢
g
v
v3
(r 0.8cpvt)(l vd0 (tw ts )
v
)
4
蒸汽物性按(tw+ts)/2 确定，其他按ts确定
临界热流密度的工程意义
热流密度可控 电加热、核反应堆 烧毁点 DNB：监视点
壁温可控 蒸发冷凝器
沸腾滞后
4.1 沸 腾 传 热
基本特征
（1）自然对流区 ：无气泡产生，0℃≤Δt<4℃ （2）核态沸腾区（4℃≤Δt<30℃ ） 孤立汽泡区：气泡独立地产生、长大、脱离，互不影响
4.1 沸 腾 传 热
此时，加热壁面与液体之间的传热称为沸腾传热
水在锅炉水冷壁中的沸腾汽化； ➢ 实例： 制冷剂在蒸发器内的蒸发；
➢ 分类： 大容器沸腾
(池沸腾 pool boiling)
强制对流沸腾
(流动沸腾 flow boiling)
过冷沸腾
(subcooled boiling)
饱和沸腾
(saturated boiling)
4.1 沸 腾 传 热
2. 大容器饱和沸腾曲线
q与壁面过热度Δt关系曲线
拔山(Nukiyama)曲线, 1934年
分区： 自然对流区 核态沸腾区 孤立汽泡区 汽块区 过渡沸腾 膜态沸腾
大气压下水沸腾曲线
4.1 沸 腾 传 热
几个特殊的点
起始沸腾点：A点 临界点：D点→qmax(CHF) 偏离核态沸腾点(DNB)：C点 Leidenfrost点：E点→qmin