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管内传热管内沸腾换热的工况区间

2022/07/1681 作者:佚名
导读:当未饱和水在均匀受热的垂直管中向上流动直到形成过热蒸汽时,如果热负荷不太高,则流动工况、换热方式、管壁温度及流体温度的变化示意图如图1所示。其中,当工质在管内作对流沸腾时,沸腾换热的状况与汽水混合物的流型有很大关系,按换热规律可以分为以下几个区间。 区间A为单相液体强制对流换热区。此区段液体温度尚未达到饱和温度,管壁温度稍高于水的饱和温度,但低于产生汽泡所必须的过热度。 区间B为表面沸腾(也称过冷

当未饱和水在均匀受热的垂直管中向上流动直到形成过热蒸汽时,如果热负荷不太高,则流动工况、换热方式、管壁温度及流体温度的变化示意图如图1所示。其中,当工质在管内作对流沸腾时,沸腾换热的状况与汽水混合物的流型有很大关系,按换热规律可以分为以下几个区间。

图1

区间A为单相液体强制对流换热区。此区段液体温度尚未达到饱和温度,管壁温度稍高于水的饱和温度,但低于产生汽泡所必须的过热度。

区间B为表面沸腾(也称过冷沸腾)区。此区段位于泡状流动的初期,管壁温度已具有形成汽化核心的过热度,内壁面上开始产生汽泡,但由于主流的平均温度仍低于饱和温度,存在过冷度,因此形成的汽泡或者脱离壁面进入中心水流后即被冷凝而消失,或者仍然附着在壁面上。此时管子截面上的热力学含汽率x<0,当所有的水均加热到饱和,即x=0时,此区段结束。

区间C为饱和核态沸腾区。此区段流动结构包括泡状流动,弹状流动和部分环状流动。由于此时管内水的温度已达到饱和温度,汽泡脱离壁面后不再凝结消失,含汽率x值由0开始增加。在环状流动的初期阶段,贴壁的液膜尺寸较厚,内壁上还是能形成汽泡,此时换热状态仍可近似认为属于核态沸腾。当液膜中不再产生汽泡,沸腾传热机理发生变化时,该区段结束。

区间D为双相强制对流换热区。随着x的增加,工质进入液滴环状流动结构。由于环状液膜的厚度逐渐减薄,因而液膜的导热性增强,最后使得紧贴管壁的液体不能过热形成汽泡时,核态沸腾的作用受到抑制。

图1中的E点称为干涸点。随着液膜不断地蒸发及被中心汽流卷吸的结果,沿着流动方向液膜愈来愈薄,最终管壁上的液膜在某一x值下被蒸干或撕破而完全消失,出现干涸,即传热恶化现象。这时壁面直接同蒸汽接触,使得壁面温度急剧地上升。

区间F为干涸后的换热区,也称为欠液区。蒸干后,管内为蒸汽携带液滴的雾状流动,直到液滴完全蒸发变成干蒸汽为止。这一区段的换热依靠液滴碰到壁面时的导热及含液滴蒸汽流的对流换热,此时可能处于蒸汽有些过热,而液滴仍为饱和温度的热力学不平衡状态。因此,在该区段管子的某一截面上,热力学含汽率x=1。

区间G为单相蒸汽强制对流换热区。在此区段中,汽流携带的液滴全部蒸发成蒸汽,此时的流动工况为单相的过热蒸汽。

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