高等传热学课程论文--沸腾传热特点简介

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环隙内流动沸腾传热特性的研究

环隙内流动沸腾传热特性的研究

环隙内流动沸腾传热特性的研究
环隙内流动沸腾传热是热交换的重要方式之一,越来越受到工程领域重视。

近年来,随着可再生能源和高效照明等新兴发电技术的发展,环隙内流动沸腾传热在换热器、循环机械部件和其他热交换单元中得到了广泛的应用,为这些应用提供了稳定、安全和经济的技术支撑。

环隙内流动沸腾传热的研究旨在改善换热性能,并进一步提供一种更有效的发动机冷却系统设计手段。

环隙内流动沸腾传热研究主要集中在实现高效率传热的方法上,包括沸腾过程中流-热过程的多重考量,如环隙内流体速度场、温度场和压力场的研究,以及对混合沸腾状态下热物理量计算的研究。

通过研究环隙内流动沸腾传热特性,可以提高换热器的传热效率,以及提高其他热交换单元的效率,实现可靠的发动机冷却系统设计。

此外,环隙内流动沸腾传热研究还可以涉及热固性流体的考虑,以及各种业界用于流动沸腾介质改进的多重传热机制,比如多孔材料、添加剂、气泡分离等表面改性。

综上所述,环隙内流动沸腾传热的研究具有重要的应用价值,它的研究主要集中在实现高效率传热的方法上,同时也需要考虑热固性流体和表面改性等多重传热机制,以有效改善热交换性能。

通过科学的研究,加强对环隙内流动沸腾传热机理的认识,并改善传热效率,我们能够有效推动相关热交换应用技术发展,实现可靠、稳定、安全和经济发展。

沸腾传热

沸腾传热

沸腾传热开放分类:物理、热量沸腾传热boiling heat transfer热量从壁面传给液体,使液体沸腾汽化的对流传热过程。

化工生产中常用的蒸发器、再沸器和蒸气锅炉,都是通过沸腾传热来产生蒸气的。

类型按液体所处的空间位置,沸腾可以分为:①池内沸腾。

又称大容器内沸腾。

液体处于受热面一侧的较大空间中,依靠汽泡的扰动和自然对流而流动。

如夹套加热釜中液体的沸腾。

②管内沸腾。

液体以一定流速流经加热管时所发生的沸腾现象。

这时所生成的汽泡不能自由上浮,而是与液体混在一起,形成管内汽液两相流。

如蒸发器加热管内溶液的沸腾。

机理沸腾传热与汽泡的产生和脱离密切相关。

汽泡形成的条件是:①液体必须过热;②要有汽化核心。

这些条件是由汽泡与周围液体的力平衡和热平衡所决定的。

根据表面张力,可算出汽泡内的蒸气压力pv 为:式中pe为周围液体的压力,忽略液柱静压时,即为饱和蒸气压ps;σ为汽液界面张力;R为汽泡半径。

由于pv>ps,汽泡内蒸气的饱和温度Tv必然大于与ps对应的饱和温度Ts。

汽泡周围的液体若要汽化进入汽泡,则它的温度Te必须大于或至少等于汽泡内蒸气的饱和温度,即Te≥Tv。

从上式可知,当R=0时,pv将趋于无限大。

因此在一个绝对光滑的平面上是不可能产生汽泡的,必须有汽化核心。

加热表面上的划痕或空穴中含有的气体或蒸气,都可作为汽化核心。

紧贴这些核心的液体汽化后,形成汽泡并逐渐长大,然后脱离表面,接着又有新的汽泡形成。

在汽泡形成与脱离表面时造成液体对壁面的强烈冲击和扰动,所以对同一种液体来说,沸腾传热的传热分系数要比无相变时大得多。

常压下水沸腾时的传热分系数一般为1700~51000W/(m2·K)。

沸腾曲线池内沸腾根据过热度(加热壁面温度TW与液体饱和温度Tm之差,ΔT=TW-Tm)的大小,分为泡核沸腾和膜状沸腾(见图)。

当过热度很小时,传热取决于单相液体的自然对流。

当过热度增大时,汽泡不断在壁面上产生,并在液体中上升和长大,这对液体对流起着显著作用,称为泡核沸腾。

7.4沸腾传热

7.4沸腾传热
基本概念
定义: a 沸腾:工质内部形成大量气泡并由液态转换到气态 的一种剧烈的汽化过程 b 沸腾换热:指工质通过气泡运动带走热量,并使壁 面冷却的一种传热方式
沸腾换热也是对流换热的一种,因此,牛顿冷却公式仍然适用
沸腾分类
饱和沸腾 大空间沸腾
过冷沸腾
管内沸腾 饱和沸腾 过冷沸腾
t ts t ts
2 过冷度 只影响过冷沸腾,不影响饱和沸腾,因自然对流换热
时, h (tw t f )n ,因此,过冷会强化换热。
3 液位高度
当传热表面上的液位足够高时, 沸腾换热表面传热系数与液位 高度无关。但当液位降低到一 定值(临界液位)时,表面传热 系数会明显地随液位的降低而 升高。
4 重力加速度
随着航空航天技术的进步,超重力和微重力条件下的传热规律
将同样的两滴水分别滴在温度为120℃和300 ℃的锅面上,试问哪只锅上的水先被烧干, 为什么?
大容器饱和沸腾曲线 t tw ts 0
Departure from Nucleate boiling
C E
B
Natural convection
Nucleate boiling
A
D
Transition boiling
dW 0, dV d 4 R3 , dA d 4R2 3
pv
pl
2
R
pv pl , pl ps Tv Tl Ts
大容器沸腾换热计算式
1 大容器饱和核态沸腾
影响核态沸腾的因素主要是过热度和汽化核心数,而 汽化核心数受材料、表面状况、压力等因素的支配,所以 沸腾换热的情况液比较复杂,导致计算公式分歧较大。目 前存在两种计算是,一种是针对某一种液体,另一种是广 泛适用于各种液体的。

液体沸腾时的特点

液体沸腾时的特点

液体沸腾时的特点1.沸点:液体沸腾时,其温度达到一定值,称为沸点。

沸点是液体沸腾的温度特性,不同物质的沸点不同,且沸点与环境的压力有关。

2.气泡形成:液体沸腾时,液体内部温度升高,溶解在液体中的气体开始脱溶,凝聚成气泡。

当液体表面负责附着气泡的力量超过大气压力时,气泡开始形成。

3.气泡上升:气泡形成后,由于液体表面张力的作用,气泡在液体中逐渐膨胀,并上升到液体表面。

气泡上升过程中,带走了液体体积内传来的热能。

4.爆裂:在液体沸腾过程中,由于一些不均匀的状况(例如液体中存在的微小气泡、强束热源等),导致一些局部区域的温度升高较快,液体快速汽化并产生气体。

这种状况下会发生爆裂,形成气体喷射。

5.沸腾热量:液体沸腾是液体和气体之间的相变过程,液体的显热和潜热都会被蒸发转化为蒸汽的热量。

以水为例,液体水在沸腾时,每克水分子蒸发所需要的热量称为蒸发热。

蒸发热是水的沸点决定的,水的沸点约为100摄氏度,蒸发热为540焦耳/克。

6.沸腾传热:液体沸腾是一种高效的传热方式。

因为沸点时液体表面产生了大量气泡,气泡的振动、上升和破裂等运动带走了大量热量,传导给液体外部。

液体沸腾的传热速度相对较快,适用于需要大量热传递的场合。

7.壁面沸腾和自由沸腾:液体沸腾可以分为壁面沸腾和自由沸腾两种形式。

壁面沸腾是指液体与加热表面(如摩擦热、电热丝等)接触而蒸发,而自由沸腾则是液体在自由状态下蒸发。

壁面沸腾时,气泡一般贴附在加热表面上,气泡生长速度较慢;而自由沸腾时,气泡会迅速升起。

8.一些物质的高沸点:一些物质的沸点非常高,例如铜和铝的沸点分别为2840℃和2467℃。

在常规条件下无法使其沸腾,因此需要使用高温或特殊的实验环境。

总结起来,液体沸腾时的特点包括沸点、气泡形成、气泡上升、爆裂、沸腾热量、沸腾传热、壁面沸腾和自由沸腾,以及一些物质的高沸点。

液体沸腾是一种相变现象,具有热传递、能量转化和动力学等方面的特性。

高等传热学课程论文

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微细尺度传热研究及其应用摘要:微细尺度传热问题来自于微电子机械系统中的流动和传热问题。

它的特点是当空间和时间尺度微细化后,出现了很多与常规尺度下不同的物理现象,其原因可以分为两大类:一类是连续介质的假定不再适用,另一类则是各种作力的相对重要性发生了变化。

所需研究的挑战性问有:导热系数的尺度效应、导热的波动现象, 微小通道中流动和传热, 流动压缩性和界面效应等的影响,微细尺度下的辐射和相变等。

本文综述微尺度热科学的理论建模、实验测试方法及计算机模拟等三方面的研究进展,重点讨论各理论模型的适用条件及优缺点以及介绍了微尺度传热在各领域的应用。

关键词:传热,微细流动, 微细传热, 微细相变, 尺度效应,模型1、引言微电子领域是最早提出徽尺度流动和传热问题的工程领域, 随着电子计算机容量和速度的快速发展以及导弹、卫星和军用雷达对高性能模块和高可靠大功率器件的要求,一方面器件的特征尺寸愈小愈好,已从微米量级向亚微米发展, 另一方面器件的集成度自1959年以来每年以40%~50%高速度递增。

80年代中期,每一个芯片上就已有106个元件,虽然每个元件的功率很小,这样高的集成度使热流密度高达5×10 5W/m2,它已相当于飞行器返回大气层高速气动加热形成的高热流密度。

要在毫米甚至微米量级的器件尺度上把这样高的热量带走,传统的冷却技术和传热关系式已不再适用。

特别要强调的是, 微电子器件的可靠性对温度十分敏感,器件温度在70℃~80℃水平上每增加1℃,其可靠性将下降5%, 所以微电子器件的冷却问题早在80年代中期己成为国际微电子界和国际传热界的热点。

美国IEEE每年召开的半导体器件的热测量和热管理会议到1999年已召开了15届。

美国ASME组织的电子系统中热现象会议到1997年已开到第7届。

目前CPU的速度是3.3nm(300MHz),微电子系统发展方向是智能化,要求CPU的速度是10ps~1ps,即要求速度提高2~3个量级,而速度的提高主要受限于器件的功耗和散热能力,因此空间微尺度和时间微尺度条件下的流动和传热问题的研究显得十分重要。

高等传热学论文-传热学的应用及最新进展—多相表面的沸腾换热

高等传热学论文-传热学的应用及最新进展—多相表面的沸腾换热

传热学的应用及最新进展—多相表面的沸腾换热Xx xx(长沙 410083)摘要:多相系统及过程中存在很多不同的界面,这些界面(气体、液体、固体)彼此依赖、融合,形成多相表面。

相之间的稳定边界企图通过界面自由能值来改变其界面面积,沸腾传热是多相表面传热的很重要部分。

沸腾传热技术被广泛应用于热能动力、核电、地热能、太阳能、石油化工、食品及低温工程等传统工业领域以及空间技术和微电子散热等高新技术领域。

强化沸腾关键技术的突破可有效提高能源利用率和解决狭小空间内高热流密度的散热难题。

纳米多孔铜表面具有高比表面积、优异的热导率、良好的浸润性以及极高的潜在汽泡核心密度,是极具前景的强化沸腾传热表面。

本文详细地介绍了多相表面的沸腾传热以及其在一些领域的相关应用。

关键词:多相界面;沸腾换热;汽泡;EHD中图分类号:文献标识码:文章编号:The application of heat transfer and the latestprogress—The boiling heat transfer with multiphase interfacesJIANG Tao(Central south university institute of science and engineering energy ,Changsha410083)Abstract:In multiphase systems and processes, many different interfaces can exist, depending upon which state( gas, liquid, or solid) is finely dispersed in another.The stable boundary demarcating this region tends to alter the interface area by virtue of its interfacial free energy, The boiling heat transfer is the most important part of multiphase interfaces heat transfer.Boiling heat transfer technology is widely used in traditional industrial areas, likethermal power, nuclear engineering, solar energy, chemical, food engineering and cryogenic engineering, as well as space technology and microelectronics cooling. The development of boiling enhancement technology can improve heat transfer efficiency and provide a solution for the heat dispersing problem in small space with high heat flux. The nanoporous copper surface with high specific surface area, excellent thermal conductivity, good wettability as well as a high density of potential bubble nucleate sites, is a promising heating wall for enhancing boiling heat transfer.Key words:multiphase interfaces;boiling heat transfer;steam bubble;EHD0 引言沸腾传热因在较小的过热度条件下可以获得极大的传热系数,在过去 80 余年的时间内一直是研究的热点。

凝结与沸腾传热知识点总结

凝结与沸腾传热知识点总结

凝结与沸腾传热知识点总结一、凝结传热1. 基本概念凝结传热是指气体或蒸汽在与冷凝器或凝析器接触时,由于在高温高压下从气态转变为液态而释放出的潜热,使得冷却表面获得热量,达到热交换的目的。

凝结传热广泛应用于蒸汽动力设备、空调制冷系统、核电站等领域。

2. 传热机理凝结传热的机理主要包括蒸汽在冷却表面附近冷凝成液态的过程。

蒸汽接触冷却表面后,从气态开始逐渐降温,当温度降至饱和温度时,蒸汽开始冷凝成液态,同时向冷凝器表面释放潜热。

这一过程中,冷凝器表面得到了传热,达到冷却的效果。

3. 影响因素凝结传热的影响因素主要包括冷凝器表面的特性、冷却介质的流动情况、冷凝器的结构设计等。

其中,冷凝器表面的特性对传热性能影响较大,如表面粗糙度、表面材质等都会对凝结传热产生影响。

二、沸腾传热1. 基本概念沸腾传热是指在液体受热时,液体表面发生气泡并从表面蒸发的过程,通过气泡与液体间传热的方式,将热量传递给液体。

沸腾传热广泛应用于锅炉、蒸馏器、冷却设备等领域。

2. 传热机理沸腾传热的机理主要包括液体受热后,液体表面产生气泡并从表面蒸发,同时气泡与液体之间发生传热。

气泡在液体中的形成、生长、脱离和再次形成的过程构成了沸腾传热的基本机理。

3. 影响因素沸腾传热的影响因素主要包括液体的性质、加热表面的特性、液体的流动情况等。

其中,液体的性质对沸腾传热产生较大影响,如液体的表面张力、黏度、温度等都会对沸腾传热产生影响。

三、凝结与沸腾传热的比较凝结传热与沸腾传热在传热机理、应用领域等方面存在显著差异。

凝结传热是气体或蒸汽在冷却表面附近冷凝成液态,释放潜热的过程,适用于蒸汽动力设备、空调制冷系统等领域。

而沸腾传热是液体受热后,液体表面产生气泡并从表面蒸发,通过气泡与液体间传热的方式,适用于锅炉、蒸馏器等领域。

在传热特性上,沸腾传热的传热系数通常比凝结传热高,因此在某些情况下,沸腾传热更适于热交换。

此外,在应用领域上,凝结传热主要应用于蒸汽动力设备、空调制冷系统等领域,而沸腾传热主要应用于锅炉、蒸馏器、冷却设备等领域。

3.3 沸腾传热

3.3 沸腾传热

影响池式沸腾的因素
系统压力 主流液体的温度(或欠热度):欠热度对传热
强度影响很小,但对qc有显著影响,qc随欠热 度的增加而升高。 加热表面粗糙度:壁表面越粗糙,泡化空穴越 大,使泡核沸腾传热增强; 壁面方位和尺寸。 其他如液-壁接触角和液体中含不凝气体等
控制热流密度加热时大空间 饱和沸腾换热的烧毁点:
过冷度(欠热度)
过冷沸腾换热系数比单相水的对流换热系数高的主要 原因是气泡扰动了边界层。当过冷度较大时,水流温 度比较低,汽泡还来不及冲破边界层就已经凝结了, 这是汽泡对边界层的扰动不是很强烈,所以换热系数 提高的并不多。过冷度减小到水温就越接近于饱和温 度,汽泡就越不容易凝结成水,它走的距离就越大, 对边界层的破坏作用就越大,因而放热系数大大增加。 但过冷度小到一定程度,汽泡已经能够冲破边界层厚 度,这时即使再减小过冷度,放热系数也不会再提高 了,因为对流换热的热阻主要集中在热边界层内,湍 流中心区的扰动本来就很强烈,小汽泡的扰动作用在 那里是微不足道的,并且小汽泡一进入主流核心区就 凝结掉了
常用的泡核沸腾传热关系式
TW
TS

q 25(106
)0.25
exp( p / 6.2)
TW
TS

q 22.65(106
)0.5
exp( p / 8.7)
以上两式表明,在欠热和饱和沸腾工况下,传热机理 或传热关系式与欠热度TSUB(或含汽率xE)和流动速 度u(或质量流密度G)无关,主要受壁面过热度 (TW-TS)和系统压力p所支配。
最小膜态沸腾点和过渡沸腾工况
最小膜态沸腾点D:在降低壁面热流密度时, 可以发生从膜态沸腾向泡核沸腾的直接转变, 该转变点叫最小膜态沸腾点D。它是稳定膜态 沸腾的低限,相应于连续汽膜的破坏和液-固接 触的开始点。膜态最低热流密度qmin。
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研究生“高等传热学”论文重庆大学动力工程学院沸腾传热特点的综述摘要:介绍了水平管内及竖直管内流动沸腾的流型图,池沸腾及管内流动沸腾的传热强化技术,窄微流道内沸腾的传热特性。

并对沸腾传热的研究方进行了展望。

关键词:沸腾传热、流型图、强化技术、传热特性1、引言沸腾传热和汽液两相流是由本质上十分复杂的沸腾和两相流动两种物理现象耦合在一起的一种热流体流动过程,在核能、火箭、航天、材料等技术领域和能源、动力、石油、化工、冶金、制冷、食品、造纸等工业中得到了广泛的应用。

管内流动沸腾按管道布置方式主要有水平管内流动沸腾,竖直管内流动沸腾两种方式;按流道结构分主要有圆管内流动沸腾与矩形流道内的流动沸腾;按流道的尺寸分主要有常规流道及窄微流道两种。

本文主要对不同管内流动方式的特点进行综述。

2、水平管内流动及竖直管内流动沸腾2.1 水平管内的流型水平流动下流场受到重力场作用,呈较显著的相分布不均匀性。

常见的水平同向流动的流型主要有弥散泡状流、层状流、间歇流和弥散环状流。

弥散泡状流的示意图如图1所示,从图中可以看出汽泡收到浮力影响,弥散在流道顶部。

随着流速增大汽泡成泡沫状弥散与整个流道。

图1 弥散泡状流的示意图层状流又可细分为纯层状流和波状层状流。

纯层状流的示意图如图2所示,从图中可以看出汽相在流道上部流动,液相在流道底部流动,重力使两相完全分离,两相交界面光滑。

随着汽相流速增大,汽液相界面呈波状,便进入波状层状流,其示意图如图3所示。

图2纯层状流示意图图3波状层状流示意图间歇流的示意图如图4所示,从图中可以看出间歇流是液相和汽相各自呈不同的构形在流道内交替出现。

其中间歇流又可细分为塞状流、半弹状流和弹状流。

塞状流:汽泡呈弹状且偏离于流道顶部流动。

弹状流:液相呈连续相,夹杂有小液滴的汽块偏置于流道顶部并与泡沫状液块相同。

这两种流型的间歇性都可能导致压力突然变化,引起工程中最感困惑的流道振荡破坏。

半弹状流与弹状流的差异仅是泡沫状液块界面呈波状且不与流道顶部相接触。

图4间歇流的示意图弥散环状流的示意图如图5所示,从图中可以看出水平弥散环状流的基本特征与垂直流动下的相同。

主要差异是因重力作用液膜厚度周向不均匀,流道底部处膜厚大于顶部处的液膜厚度。

一般不出现纯环状流流动,汽芯中往往夹带着大量弥散液滴。

图5弥散环状流的示意图2.2 竖直管内流动沸腾的流型实验表明垂直向上两相流动经常出现以下五种类型的流型:泡状流、弹状流、搅拌流、环状流、液束环状流。

泡状流:液相呈连续状态,汽相以大小不同、形状各异的汽泡弥散在连续液相内,并与液相一起流动。

弹状流:大块弹状汽泡与含有弥散小汽泡的液块间隔出现,在弹状汽泡的外围,液相呈降落膜状态。

当泡状流中的汽相流量增大到一定值时可能发生汽泡聚合,甚至会聚合成接近管径大小的大块弹状流汽泡。

Radovcich和Moissis在分析了泡状流的特征后认为:当空泡份额α≤0.1,汽泡碰撞频率较低;大于此临界值后,碰撞频率陡增;当α=0.3过渡到弹状流。

搅拌流:在孔径较大的流道中,液相呈不定型形状上下振荡运动,呈搅拌状态。

在弹状流动下,若流速进一步增大,汽泡发生破裂,伴随发生在这类振荡运动。

但是在小孔径流道中,不一定发生这类搅拌运动。

可能发生弹状流向环状流直接平稳过渡。

环状流:液相沿管壁呈膜状流动,汽相在流道芯部流动。

实际上,纯环状流工况的参数范围很窄,通常呈环状弥散流状态,亦即部分液相以液滴状态混杂在连续汽芯中一起流动。

有时液膜内会夹杂少量汽泡。

液束环状流:当液相流量进一步增大时,汽液交界面呈波状流动,汽芯卷吸的液量增加,使汽芯的夹带液滴浓度增大,聚合成束状液块。

弥散流:在这种流型中,通道内的流体变成许多细小的液滴悬浮在蒸汽主流中随着蒸汽流动。

而且越接近通道的出口,液滴的数量越少,液滴的尺寸也越小,直到形成单相蒸汽时为止。

图6竖直流动沸腾的流型示意图竖直流道内流动沸腾的流型示意图如图所示,从左至右依次为:泡状流、弹状流、搅拌流、环状流、弥散流。

3、窄微流道内的流动沸腾流道的几何尺寸影响流动沸腾换热现象,根据流道特征尺寸,一般可分为常规流道(>5.0 mm),窄空间流道或者受限空间流道(0.5~5.0 mm),微通道(0.01~0.5 mm),毛细流道(<0.01 mm)。

由于窄流道的换热强化、组成元件结构紧凑等显著特点,特别适合用于高压下的结构,在工程中,近十年来,得到了广泛的应用。

与常规流道不同,在窄微流道内由于汽泡极易长大到与流道尺寸相当的大小,因此在窄微流道内汽泡的生长特性、汽泡的脱离行为及汽泡行为对压降的影响。

目前,有很多学者采用了不同方法研究了不同的流道结构、不同过冷度、不同热流密度、不同质量流速等,对窄微流道内汽泡的演化特性。

但是,由于窄微流道流道内的沸腾换热过程相当的复杂,并且受到很多的不确定性因素的影响,目前,还没有统一的能描述窄微流道内沸腾换热过程的数学表达式及统一相关理论,学者们大多得到的是一些适用于特定流道结构及特定的工况范围经验理论。

因此,对窄微流道内的沸腾换热特性的研究具有重要意义。

4、沸腾传热强化技术沸腾传热强化技术是强化传热领域中一个非常重要的方面。

其目的是为了进一步提高换热设备的效率,减少能量传递过程的不可逆损失,更合理和有效地利用能源;减少换热面积,降低金属消耗;尽可能地降低换热元件的壁面温度,保证换热设备的安全运行。

此外,降低制造成本,减少运行费用等也是改进换热设备时所必须考虑的。

无论是大容器的池沸腾还是管内沸腾,在加热面上产生汽泡是其共同的特点,也是使沸腾换热比无相变的传热强烈的最基本因素。

因此,强化沸腾传热的基本原则就是尽量增加加热面上汽化核心,及产生汽泡的地点。

由于,加热面上的微小凹坑最容易形成汽化核心,近几十年来强化沸腾传热主要思想是增加汽化核心密度和提高汽泡脱离频率。

4.1 池沸腾传热强化技术(1)流体特性参数的影响汽体压力增高能使汽化核心增多,汽泡脱离频率增大,因而能使沸腾传热增强。

流体与换热表面的接触角小,则汽泡脱离频率增高,因而能增强沸腾传热。

(2)换热面特性的影响换热面的加工方法、表面粗糙度、材料特性以及新旧程度都能影响沸腾传热的强弱。

试验表明,同一液体在抛光壁面上沸腾传热时,其传热系数比在粗糙壁面上沸腾传热时低,这主要是由于光洁表面上汽化核心较少的缘故。

液体在新的换热面上沸腾时,传热系数较高,随着运行时间增长,一部分汽化核心丧失了汽化能力,于是传热系数逐渐下降到某一稳定值。

传热面材料能否被液体湿润,对传热系数也有相当影响,同样条件下,液体和材料特性组合得好,湿润程度大,则传热系数高。

(3)换热面布置及形状的影响当换热面为水平平板且由上向下放热时,由于汽泡不易从换热面上散出,因而传热系数低于换热面由下向上放热的情况。

对水平放置的管束,由于上升的蒸汽在上部流速较大,引起了附加扰动,因而位于其上部管子的传热系数比下部管子的传热系数高。

此外,换热面和容器的几何形状,对汽泡运动和沸腾传热均有影响。

4.2 管内流动沸腾的传热强化技术(1)各种特殊加工和处理表面内螺纹槽管的强化沸腾传热在低热流下,该强化管的效果最为明显,在高热流下,强化效果虽然有所下降,但仍然是相当不错的。

内表面带有螺旋肋的管子可以延迟核沸腾向膜沸腾的过渡,即使在高含汽率下也是如此。

螺旋槽管对流动沸腾也有很好的强化效果。

(2)肋化表面为了取得高换热率和低压力损失,可以采用较低的肋片高度和比较紧密的螺距。

高肋片管、微肋片管和插入扭带管的沸腾换热过程均比光滑管的传热系数高很多。

(3)移置式强化物将强化物置于非传热面而使传热得到强化,这是移置式强化物的特征。

如将扰流环置于环形通道的外套管内,不但可使内管的沸腾传热得以强化,而且可以提高临界热负荷。

(4)涡流装置最普遍采用的涡流装置是扭曲带,这种装置结构简单、制造方便、成本低廉,并且不必对已有设备作大的改动,就可应用于现有设备。

扭曲带的应用,对于沸腾两相流的各种流型都有强化效果。

对于过冷流动沸腾,其主要效果是提高临界热流。

已有的研究表明,对于水,临界热流可以提高一倍之多。

对于环状流,扭曲带可以增加壁面上液膜的稳定性,这是因为离心力作用的结果,从而使传热得以改善。

此外,扭曲带在极广阔的含汽量范围内,都使临界热流得到提高。

在临界状态之后的两相流沸腾传热也可以用扭曲带来强化。

螺旋管也是一种有效的涡流装置,目前在研究和应用方面均形成了一定的规模。

螺旋管对流动沸腾的强化是十分有效的,螺旋管的曲率半径越小,强化效果越显著。

因为在管内出现了二次流,在离心力作用下形成两个对称的涡流,促进了传热过程。

但是,其强化效果与两个参数,即几何条件参数和两相流参数,有很密切的关系。

如果参数不适当,可能效果不明显,甚至有恶化的可能,对此必须十分谨慎。

(5)振动有研究表明振动对低热流下的核沸腾传热会有所加强,但临界热流未受此影响,而对高热流下的核沸腾传热则影响不大。

对于充分发展的沸腾传热,超声波的振动作用不大。

(6)添加剂添加剂对流动沸腾的影响比对池内沸腾更为复杂。

已有的研究表明,由于添加剂含量的不同,沸腾传热可能改善也可能恶化。

无论对于水或有机介质,静电场使核沸腾、临界热流和膜沸腾的传热强度都得到提高。

5、展望沸腾流动传热相比于一般的单相流动传热其具有较高的传热系数,因此在近几十年来得到了广泛的研究和应用,如果航空航天、反应堆工程、微电子等领域。

目前,很多学者采用不同的方法实验方法及数值模拟的方法,研究了不同的流道结构、不同系统压力、不同过冷度、不同热流密度、不同质量流道等对沸腾传热的影响。

除了研究上述传统参数对沸腾传热的影响,随着研究的发展,根据科学技术的需要很多学者已经开始研究不同介质,如:低熔点的金属,锂、钠等,微重力条件下,在流体中加入各种添加剂、在流道内加入电场、磁场等附加势场的研究。

目前,传统参数对沸腾换热过程的研究已经得到了相当成熟的理论,但是对一些现象的描述在不同的参数下仍然没有形成统一的理论,此外,随着科学技术的发展,沸腾传热过程的研究不断出现新的内容,因此,对沸腾传热是一个非常前沿的课题。

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