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1、第六章第六章 凝结与沸腾换热凝结与沸腾换热1 1、重点内容：、重点内容：凝结与沸腾换热机理及其特点；凝结与沸腾换热机理及其特点；膜状凝结换热分析解及实验关联式；膜状凝结换热分析解及实验关联式；大容器饱和核态沸腾及临界热流密度。大容器饱和核态沸腾及临界热流密度。2 2、掌握内容：、掌握内容：掌握影响凝结与沸腾换热的因素。掌握影响凝结与沸腾换热的因素。3 3、了解内容：、了解内容：了解强化凝结与沸腾换热的措施及发了解强化凝结与沸腾换热的措施及发展现状、动态。展现状、动态。蒸汽遇冷凝结，液体受热沸腾属对流蒸汽遇冷凝结，液体受热沸腾属对流换热。其特点是：伴随有相变的对流换热。换热。其特点是：伴随有相变
2、的对流换热。工程中广泛应用工程中广泛应用的是：冷凝器及蒸发的是：冷凝器及蒸发器、再沸器、水冷壁等。器、再沸器、水冷壁等。6-1 6-1 凝结换热现象凝结换热现象凝结换热实例凝结换热实例锅炉中的水冷壁锅炉中的水冷壁寒冷冬天窗户上的冰花寒冷冬天窗户上的冰花许多其他的工业应用过程许多其他的工业应用过程凝结换热的凝结换热的关键点关键点凝结可能以不同的形式发生，膜状凝结和珠凝结可能以不同的形式发生，膜状凝结和珠状凝结状凝结冷凝物相当于增加了热量进一步传递的热阻冷凝物相当于增加了热量进一步传递的热阻层流和湍流膜状凝结换热的实验关联式层流和湍流膜状凝结换热的实验关联式影响膜状凝结换热的因素影响膜状凝结换热的
3、因素会分析竖壁和横管的换热过程，及会分析竖壁和横管的换热过程，及NusseltNusselt膜膜状凝结理论状凝结理论1 1、凝结换热现象、凝结换热现象 蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化蒸汽与低于饱和温度的壁面接触时，将汽化潜热释放给固体壁面，并在壁面上形成凝结液的潜热释放给固体壁面，并在壁面上形成凝结液的过程，称凝结换热现象。有两种凝结形式。过程，称凝结换热现象。有两种凝结形式。2 2、凝结换热的分类、凝结换热的分类 根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种根据凝结液与壁面浸润能力不同分两种 (1)(1)膜状凝结膜状凝结 定义：定义：凝结液体能很好地湿润壁面，并凝结液体能很好地湿润壁面，并能在
4、壁面上均匀铺展成膜的凝结形式，能在壁面上均匀铺展成膜的凝结形式，称膜状凝结。称膜状凝结。特点：特点：壁面上有一层液膜，凝结放出的壁面上有一层液膜，凝结放出的相变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷相变热（潜热）须穿过液膜才能传到冷却壁面上，却壁面上，此时液膜成为主要的换热此时液膜成为主要的换热热阻热阻 g(2)(2)珠状凝结珠状凝结 定义：定义：凝结液体不能很好地湿润壁凝结液体不能很好地湿润壁面，凝结液体在壁面上形成一个个面，凝结液体在壁面上形成一个个小液珠的凝结形式，称珠状凝结。小液珠的凝结形式，称珠状凝结。特点：特点：凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即凝结放出的潜热不须穿过液膜的阻力即可传到冷却
5、壁面上。可传到冷却壁面上。所以，在其它条件相同时，珠状凝结的表面传所以，在其它条件相同时，珠状凝结的表面传热系数定大于膜状凝结的传热系数。热系数定大于膜状凝结的传热系数。g 6-2 6-2 膜状凝结分析解及关联式膜状凝结分析解及关联式1 1、纯净蒸汽层流膜状凝结分析解、纯净蒸汽层流膜状凝结分析解 假定假定：1 1）常物性；）常物性；2 2）蒸气静止；）蒸气静止；3 3）液膜的惯性）液膜的惯性力忽略；力忽略；4 4）气液界面上无温差，即液膜温度等于）气液界面上无温差，即液膜温度等于饱和温度；饱和温度；5 5）膜内温度线性分布，即热量转移只）膜内温度线性分布，即热量转移只有导热；有导热；6 6）液
6、膜的过冷度忽略；）液膜的过冷度忽略；7 7）忽略蒸汽密）忽略蒸汽密度；度；8 8）液膜表面平整无波动）液膜表面平整无波动根据以上根据以上 9 9 个假设从边界层微分方程组推出努个假设从边界层微分方程组推出努塞尔的简化方程组，从而保持对流换热理论的塞尔的简化方程组，从而保持对流换热理论的统一性。同样的，凝结液膜的流动和换热符合统一性。同样的，凝结液膜的流动和换热符合边界层的薄层性质。边界层的薄层性质。以竖壁的膜状凝结为例：以竖壁的膜状凝结为例：x x 坐标为重力方向，如坐标为重力方向，如图所示。图所示。在稳态情况下，凝结液膜流动的在稳态情况下，凝结液膜流动的微分方程组为微分方程组为 ：下脚标下脚
7、标 l l 表示液相表示液相考虑假定（考虑假定（3 3）液膜的惯性力忽略）液膜的惯性力忽略 考虑假定（考虑假定（7 7）忽略蒸汽密度）忽略蒸汽密度 只有只有u u 和和 t t 两个未知量，于是，上面得方两个未知量，于是，上面得方程组化简为：程组化简为：考虑假定（考虑假定（5 5）膜内温度线性分布，即热量膜内温度线性分布，即热量转移只有导热转移只有导热边界条件：边界条件：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温度：定性温度：注意：注意：r r 按按 t ts s 确定确定(2)(2)局部表面传热系数局部表面传热系数整个竖壁的平均表面传热系数整个竖壁的平均表面传热系
8、数定性温度：定性温度：注意：注意：r r 按按 t ts s 确定确定(3)(3)修正：修正：实验表明，由于液膜表面波动，凝结实验表明，由于液膜表面波动，凝结换热得到强化，因此，实验值比上述得理论值高换热得到强化，因此，实验值比上述得理论值高2020左右左右修正后：修正后：（4 4）当是水平圆管及球表面上的层流膜状凝结时，）当是水平圆管及球表面上的层流膜状凝结时，其平均表面传热系数为：其平均表面传热系数为：水平管：水平管：球：球：横管与竖管的对流换热系数之比：横管与竖管的对流换热系数之比：2 2 膜层中凝结液的流动状态膜层中凝结液的流动状态 无波动层流无波动层流有波动层流有波动层流湍流湍流凝结
9、液体流动也分层流和湍流，并且其判断依据凝结液体流动也分层流和湍流，并且其判断依据仍然时仍然时ReRe，式中：式中：u ul l 为为 x=lx=l 处液膜层的平均流速；处液膜层的平均流速；de de 为该截面处液膜层的当量直径。为该截面处液膜层的当量直径。对水平管，用对水平管，用 代替上式中的代替上式中的 即可。即可。并且横管一般都处于层流状态并且横管一般都处于层流状态如图如图由热平衡由热平衡所以所以3 3 湍流膜状凝结换热湍流膜状凝结换热实验证明：实验证明：（1 1）膜层雷诺数）膜层雷诺数 Re=1600 Re=1600 时，液膜由时，液膜由层流转变为紊流层流转变为紊流 ；（2 2）横管均在
10、层流范围内，因为管径）横管均在层流范围内，因为管径较小。较小。特征特征:对于紊流液膜，热量的传递：（对于紊流液膜，热量的传递：（1 1）靠近壁）靠近壁面极薄的层流底层依靠导热方式传递热量；（面极薄的层流底层依靠导热方式传递热量；（2 2）层流底层以外的紊流层以紊流传递的热量为主。因层流底层以外的紊流层以紊流传递的热量为主。因此，紊流液膜换热远大于层流液膜换热。此，紊流液膜换热远大于层流液膜换热。计算方法：计算方法：对于对于竖壁湍流膜状换热竖壁湍流膜状换热，沿整个，沿整个壁面上的壁面上的平均表面传热系数平均表面传热系数 式中：式中：h hl l为层流段的传热系数；为层流段的传热系数；h ht t
11、为湍流段的传热系数；为湍流段的传热系数；x xc c为层流转变为湍流时转折点的高度为层流转变为湍流时转折点的高度 l l为竖壁的总高度为竖壁的总高度利用上面思想，整理的利用上面思想，整理的实验关联式实验关联式：式中：式中：。除。除 用壁温用壁温 计算外，其余物理量的定性温度均为计算外，其余物理量的定性温度均为6-3 6-3 影响膜状凝结的因素影响膜状凝结的因素工工程程实实际际中中所所发发生生的的膜膜状状凝凝结结过过程程往往往往比比较较复复杂杂，受受各各种因素的影响。种因素的影响。1.1.不凝结气体不凝结气体 不凝结气体增加了传递过程的阻力，同时使饱和温度下不凝结气体增加了传递过程的阻力，同时使
12、饱和温度下 降，减小了凝结的驱动力降，减小了凝结的驱动力2.2.蒸气流速蒸气流速 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。4.4.液膜过冷度及温度分布的非线性液膜过冷度及温度分布的非线性 如如果果考考虑虑过过冷冷度度及及温温度度分分布布的的实实际际情情况况，要要用用下下式式代代替计算公式中的替计算公式中的 ，5.5.管子排数管子排数 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
13、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。3.3.过热蒸气过热蒸气 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。6.6.管内冷凝管内冷凝 此时换热与蒸气的流速关系很大。此时换热与蒸气的流速关系很大。蒸气流速低蒸气流速低时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于时，凝结液主要在管子底部，蒸气则位于 管子上半部。管子上半部。流速较高流速较高时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子时，形成环状流动，凝结液均匀分布在管子 四周，中心为蒸气核。四周，中心为蒸气核。7.7.凝结表面的几何形状凝结表面的几何形状v强强化化凝凝结结换换热热的的
14、原原则则是是尽尽量量减减薄薄粘粘滞滞在在换换热热表表面面上的液膜的厚度。上的液膜的厚度。v可可用用各各种种带带有有尖尖峰峰的的表表面面使使在在其其上上冷冷凝凝的的液液膜膜拉拉薄薄，或或者者使使已已凝凝结结的的液液体体尽尽快快从从换换热热表表面面上上排排泄泄掉。掉。6-4 沸腾换热现象沸腾换热现象沸腾的定义：沸腾的定义：沸腾指液体吸热后在其内部产生汽泡沸腾指液体吸热后在其内部产生汽泡的汽化过程称为沸腾。的汽化过程称为沸腾。沸腾的特点沸腾的特点 1 1）液体汽化吸收大量的汽化潜热；）液体汽化吸收大量的汽化潜热；2 2）由于汽泡形成和脱离时带走热量，使加热表）由于汽泡形成和脱离时带走热量，使加热表面
15、不断受到冷流体的冲刷和强烈的扰动，所以沸面不断受到冷流体的冲刷和强烈的扰动，所以沸腾换热强度远大于无相变的换热。腾换热强度远大于无相变的换热。沸腾换热分类：沸腾换热分类：1 1）大容器沸腾（池内沸腾）大容器沸腾（池内沸腾）；2 2）强制对流沸腾（管内沸腾）强制对流沸腾（管内沸腾）上述每种又分为上述每种又分为过冷沸腾过冷沸腾和和饱和沸腾饱和沸腾。产生沸腾的条件：产生沸腾的条件：理论分析与实验证明，产生沸腾的条件：理论分析与实验证明，产生沸腾的条件：1 1）液体必须过热；）液体必须过热；2 2）要有汽化核心）要有汽化核心 1 1 大容器饱和沸腾曲线大容器饱和沸腾曲线 （1 1）大容器沸腾）大容器沸
16、腾 定义：定义：指加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中指加热壁面沉浸在具有自由表面的液体中所发生的沸腾称为大容器沸腾。所发生的沸腾称为大容器沸腾。特点：特点：产生的气泡能自由浮升，穿过液体自由面产生的气泡能自由浮升，穿过液体自由面进入容器空间。进入容器空间。（2 2）饱和沸腾）饱和沸腾 定义：定义：液体主体温度达到饱和温度液体主体温度达到饱和温度 ，壁面温度，壁面温度 高于饱和温度所发生的沸腾称为饱和沸腾。高于饱和温度所发生的沸腾称为饱和沸腾。特点特点:随着壁面过热度的增高，出现随着壁面过热度的增高，出现 4 4 个换热个换热规律全然不同的区域。规律全然不同的区域。（3 3）过冷沸腾）过冷沸腾
17、指液体主体温度低于相应压力下饱和温指液体主体温度低于相应压力下饱和温度，壁面温度大于该饱和温度所发生的沸腾换热，度，壁面温度大于该饱和温度所发生的沸腾换热，称过冷沸腾。称过冷沸腾。（4 4）大容器饱和沸腾曲线：）大容器饱和沸腾曲线：表表征征了了大大容容器器饱饱和和沸沸腾腾的的全全部部过过程程，共共包包括括4 4个个换换热热规规律律不不同同的的阶阶段段：自自然然对对流流、核核态态沸沸腾腾、过过渡沸腾渡沸腾和和稳定膜态沸腾稳定膜态沸腾，如图所示：，如图所示：qmaxqmin如图如图 6-11 6-11 所示，横坐标为壁面过热度（对数坐所示，横坐标为壁面过热度（对数坐标）；纵坐标为热流密度（算术密度
18、）。标）；纵坐标为热流密度（算术密度）。从曲线变化规律可知：随壁面过热度的增大，区从曲线变化规律可知：随壁面过热度的增大，区段段、将整个曲线分成四个特定的换将整个曲线分成四个特定的换热过程，其特性如下：热过程，其特性如下：1 1）单相自然对流段（液面汽化段）单相自然对流段（液面汽化段）壁面过热度小时（图中壁面过热度小时（图中 ）沸腾尚未开始，）沸腾尚未开始，换热服从单相自然对流规律。换热服从单相自然对流规律。2 2）核态沸腾（饱和沸腾）核态沸腾（饱和沸腾）随着随着 的上升，在加热面的一些特定点上开的上升，在加热面的一些特定点上开始出现汽化核心，并随之形成汽泡，该特定点称始出现汽化核心，并随之形
19、成汽泡，该特定点称为起始沸点。其特点是：为起始沸点。其特点是：开始阶段开始阶段，汽化核心产生的汽泡互不干扰，汽化核心产生的汽泡互不干扰，称为称为孤立汽泡区；孤立汽泡区；随着随着 的上升，汽化核心增加，生成的汽的上升，汽化核心增加，生成的汽泡数量增加，汽泡互相影响并合成汽块及汽柱，泡数量增加，汽泡互相影响并合成汽块及汽柱，称为称为相互影响区。相互影响区。随着随着 的增大，的增大，q q 增大，当增大，当 增大到一定增大到一定值时，值时，q q 增加到最大值增加到最大值 ，汽泡扰动剧烈，汽化，汽泡扰动剧烈，汽化核心对换热起决定作用，则称该段为核心对换热起决定作用，则称该段为核态沸腾核态沸腾（泡状沸
20、腾）。（泡状沸腾）。其特点：其特点：温压小，换热强度大，其终点的热流密温压小，换热强度大，其终点的热流密度度 q q 达最大值达最大值 。工业设计中应用该段。工业设计中应用该段。3 3）过渡沸腾）过渡沸腾 从峰值点进一步提高从峰值点进一步提高 ，热流密度，热流密度 q q 减小；减小；当当 增大到一定值时，热流密度减小到增大到一定值时，热流密度减小到 ，这一，这一阶段称为阶段称为过渡沸腾过渡沸腾。该区段的特点是属于不稳定。该区段的特点是属于不稳定过程。过程。原因：原因：汽泡的生长速度大于汽泡跃离加热面的汽泡的生长速度大于汽泡跃离加热面的速度，使汽泡聚集覆盖在加热面上，形成一层速度，使汽泡聚集覆
21、盖在加热面上，形成一层蒸汽膜，而蒸汽排除过程恶化，致使蒸汽膜，而蒸汽排除过程恶化，致使 q m q m 下降。下降。4 4）稳定膜态沸腾）稳定膜态沸腾 从从 开始，随着开始，随着 的上升，气泡生长速度的上升，气泡生长速度与跃离速度趋于平衡。此时，在加热面上形成稳定与跃离速度趋于平衡。此时，在加热面上形成稳定的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规律地脱离膜层，致使的蒸汽膜层，产生的蒸汽有规律地脱离膜层，致使 上升时，热流密度上升时，热流密度 q q 上升，此阶段称为上升，此阶段称为稳定膜态稳定膜态沸腾。沸腾。其特点：其特点：（1 1）汽膜中的热量传递不仅有导热，而且有对流；）汽膜中的热量传递不仅有导热，而且
22、有对流；（2 2）辐射热量随着）辐射热量随着 的加大而剧增，使热流密度大的加大而剧增，使热流密度大大增加；大增加；（3 3）在物理上与膜状凝结具有共同点：前者热量必）在物理上与膜状凝结具有共同点：前者热量必须穿过热阻大须穿过热阻大 的汽膜；后者热量必须穿过热阻相的汽膜；后者热量必须穿过热阻相对较小的液膜。对较小的液膜。几点说明：几点说明：（1 1）上上述述热热流流密密度度的的峰峰值值q qmaxmax 有有重重大大意意义义，称称为为临临界界热热流流密密度度，亦亦称称烧烧毁毁点点。一一般般用用核核态态沸沸腾腾转转折折点点DNBDNB作作为为监监视视接接近近q qmaxmax的的警警戒戒。这这一一
23、点点对对热热流流密密度度可可控控和和温温度度可可控控的的两两种种情情况况都都非非常常重重要。要。（2 2）对对稳稳定定膜膜态态沸沸腾腾，因因为为热热量量必必须须穿穿过过的的是是热热阻较大的汽膜，所以换热系数比凝结小得多。阻较大的汽膜，所以换热系数比凝结小得多。2 2 汽化核心的分析汽化核心的分析 (1)(1)汽泡的成长过程汽泡的成长过程 实验表明，通常情况下，沸腾时汽泡只发生在加实验表明，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，这些产生热面的某些点，而不是整个加热面上，这些产生气泡的点被称为气泡的点被称为汽化核心汽化核心，较普遍的看法认为，较普遍的看法认为，壁面上的凹
24、穴和裂缝易残留气体，是最好的汽化壁面上的凹穴和裂缝易残留气体，是最好的汽化核心，如图所示。核心，如图所示。(2)(2)汽泡的存在条件汽泡的存在条件 汽泡半径汽泡半径R R必须满足下列条件才能存活必须满足下列条件才能存活(克拉贝龙克拉贝龙方程方程)式中：式中：表面张力，表面张力，N/m；r 汽化潜热，汽化潜热，J/kg v 蒸汽密度，蒸汽密度，kg/m3；tw 壁面温度，壁面温度，C ts 对应压力下的饱和温度，对应压力下的饱和温度，C可见，可见，(t(tw w t ts s),R,Rminmin 同一加热面上，称为汽化核同一加热面上，称为汽化核心的凹穴数量增加心的凹穴数量增加 汽化核心数增加汽
25、化核心数增加 换热增强换热增强6-5 沸腾换热计算沸腾换热计算式式 沸腾换热也是对流换热的一种，因此，沸腾换热也是对流换热的一种，因此，牛牛顿冷却公式仍然适用顿冷却公式仍然适用，即，即但对于沸腾换热的但对于沸腾换热的h h却又许多不同的计算公式却又许多不同的计算公式1 大容器饱和核态沸腾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，而汽化核心数受表面材料、表面状况、压心数，而汽化核心数受表面材料、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力等因素的支配，所以沸腾换热的情况液比较复杂，导致了个计算公式分歧较大。目前存在两种杂，导
26、致了个计算公式分歧较大。目前存在两种计算是：计算是：（1 1）针对一种液体的计算公式；）针对一种液体的计算公式；（2 2）广泛适用于各种液体的计算式；）广泛适用于各种液体的计算式；（1 1）适用于水的米海耶夫计算式）适用于水的米海耶夫计算式 在在 压力下大容器饱和沸腾计算式：压力下大容器饱和沸腾计算式：按按 （2 2）适用于各种液体的计算式）适用于各种液体的计算式:既然沸腾换热也属于对流换热，那么，既然沸腾换热也属于对流换热，那么，st=f(st=f(Re,Pr)Re,Pr)也应该适用。罗森诺正是在这种思路下，也应该适用。罗森诺正是在这种思路下，通过大量实验得出了如下实验关联式：通过大量实验得
27、出了如下实验关联式：上式可以改写为：上式可以改写为：对于制冷介质而言，以下的对于制冷介质而言，以下的库珀（库珀（CooperCooper）公）公式式目前得到广泛的应用：目前得到广泛的应用：其中：其中：为液体的相对分子质量；为液体的相对分子质量；为对比压力（液体压力与该流体的临界压力为对比压力（液体压力与该流体的临界压力之比）；之比）；为表面平均粗糙度，（对一般工业用管材表为表面平均粗糙度，（对一般工业用管材表面，为面，为0.30.40.30.4）；）；为热流密度。为热流密度。2 2 大容器沸腾的临界热流密度大容器沸腾的临界热流密度 对于大容器沸腾的临界热流密度的对于大容器沸腾的临界热流密度的计
28、算，推荐采用如下半经验公式：计算，推荐采用如下半经验公式：3 大容器膜态沸腾的关联式大容器膜态沸腾的关联式（1 1）横管的膜态沸腾）横管的膜态沸腾 式中，除了式中，除了r r 和和 l l 的值由饱和温度的值由饱和温度 t ts s 决定外，其决定外，其余物性均以平均温度余物性均以平均温度 t tm m (t(tw wt ts s)/2 )/2 为定性温度，为定性温度，特征长度为管子外径特征长度为管子外径d,d,如果加热表面为球面，则上式中如果加热表面为球面，则上式中的系数的系数0.620.62改为改为0.670.67勃洛姆来建议采用如下勃洛姆来建议采用如下超越方程超越方程来计算：来计算：其中
29、：其中：（2）考虑热辐射作用）考虑热辐射作用 由于膜态换热时，壁面温度一般较高，因此，有由于膜态换热时，壁面温度一般较高，因此，有必要考虑热辐射换热的影响，它的影响有两部分，一必要考虑热辐射换热的影响，它的影响有两部分，一是直接增加了换热量，另一个是增大了汽膜厚度，从是直接增加了换热量，另一个是增大了汽膜厚度，从而减少了换热量。因此，必须综合考虑热辐射效应。而减少了换热量。因此，必须综合考虑热辐射效应。6-6 6-6 影响沸腾换热的因素影响沸腾换热的因素 沸腾换热是我们学过的换热现象中最复杂的，沸腾换热是我们学过的换热现象中最复杂的，影响因素也最多，由于我们只学习了大容器沸腾换影响因素也最多，
30、由于我们只学习了大容器沸腾换热，因此，影响因素也只针对大容器沸腾换热。热，因此，影响因素也只针对大容器沸腾换热。1 1 不凝结气体对膜状凝结换热的影响不凝结气体对膜状凝结换热的影响 与膜状凝结换热不同，液体中的不凝结与膜状凝结换热不同，液体中的不凝结气体会使沸腾换热得到某种程度的强化气体会使沸腾换热得到某种程度的强化2 2 过冷度过冷度 只影响过冷沸腾，不影响饱和沸腾，因自然对流只影响过冷沸腾，不影响饱和沸腾，因自然对流换热时，换热时，因此，过冷会强化换热。，因此，过冷会强化换热。3 3 液位高度液位高度 当传热表面上的液位足够高时，沸腾换热表当传热表面上的液位足够高时，沸腾换热表面传热系数与
31、液位高度无关。但当液位降低到一面传热系数与液位高度无关。但当液位降低到一定值时，表面传热系数会明显地随液定值时，表面传热系数会明显地随液 位的降低位的降低而升高而升高(临界液位临界液位)。图中介质为一个图中介质为一个 大气压下的水大气压下的水 4 4 重力加速度重力加速度 随着航空航天技术的发展，超重力和微重力随着航空航天技术的发展，超重力和微重力条件下的传热规律得到蓬勃发展，但目前还远没条件下的传热规律得到蓬勃发展，但目前还远没到成熟的地步，就现有的成果表明：到成熟的地步，就现有的成果表明：从从0.1 1000.1 100 9.8 m/s9.8 m/s2 2 的范围内，的范围内，g g对核态
32、对核态沸腾换热规律没有影响，但对自然对流换热有影沸腾换热规律没有影响，但对自然对流换热有影响，由于响，由于 因此，因此，g g Nu Nu 换热加强。换热加强。5 5 沸腾表面的结构沸腾表面的结构 沸沸腾腾表表面面上上的的微微笑笑凹凹坑坑最最容容易易产产生生汽汽化化核核心心，因因此此，凹凹坑坑多多，汽汽化化核核心心多多，换换热热就就会会得得到到强强化化。近近几几十十年年来来的的强强化化沸沸腾腾换换热热的的研研究究主主要要是是增增加加表表面凹坑。目前有两种常用的手段：面凹坑。目前有两种常用的手段：(1)(1)用用烧烧结结、钎钎焊焊、火火焰焰喷喷涂涂、电电离离沉沉积积等等物物理理与与 化化学手段在换热表面上形成多孔结构。学手段在换热表面上形成多孔结构。(2)(2)机械加工方法。机械加工方法。