【摘要】：在制冷、航天航空、電子等領(lǐng)域,隨著設(shè)備的運(yùn)作,會(huì)帶來(lái)溫度升高、熱量累積等現(xiàn)象,如果熱量不能除去,會(huì)使得設(shè)備的使用壽命縮短,影響設(shè)備的使用效率,因此,強(qiáng)化換熱一直是研究的關(guān)鍵性因素。如今,對(duì)于強(qiáng)化對(duì)流傳熱的研究已經(jīng)有了很大的進(jìn)展。從自然對(duì)流到強(qiáng)迫對(duì)流傳熱,從氣體對(duì)流到液體對(duì)流傳熱,繼而有了沸騰和凝結(jié)這兩個(gè)相變對(duì)流傳熱現(xiàn)象,在凝結(jié)換熱里又分出了膜狀凝結(jié)和珠狀凝結(jié)。隨著強(qiáng)化對(duì)流傳熱方式的不斷進(jìn)步,液膜冷卻、噴霧冷卻等方式投入使用,使得各個(gè)工程領(lǐng)域的設(shè)備工作效率和使用壽命都得到了提高。在這些對(duì)流現(xiàn)象中,膜狀和珠狀傳熱可獲得更大的傳熱系數(shù),這是不爭(zhēng)的實(shí)驗(yàn)事實(shí),但缺乏完善的理論支持。本文運(yùn)用微分方法,從平均對(duì)流傳熱系數(shù)出發(fā),考慮強(qiáng)化傳熱的手段,建立了與表面?zhèn)鳠嵯嚓P(guān)的夾層對(duì)流傳熱理論,豐富了對(duì)流傳熱的理論體系,也為闡釋膜狀傳熱和珠狀傳熱提供了理論依據(jù)。首先,本文運(yùn)用全微分找到強(qiáng)化對(duì)流傳熱的方法,從偏微分入手對(duì)各項(xiàng)強(qiáng)化傳熱手段一一分析,進(jìn)而給出本文的研究切入點(diǎn)和研究方法。提出夾層對(duì)流的概念,將夾流傳熱與已有的強(qiáng)化對(duì)流傳熱現(xiàn)象聯(lián)系起來(lái)。在對(duì)流傳熱理論基礎(chǔ)上構(gòu)建夾流傳熱理論,并聯(lián)系實(shí)際對(duì)流現(xiàn)象給出夾層對(duì)流理論的提出意義,以及該理論對(duì)于強(qiáng)化傳熱手段的解釋。其次,針對(duì)膜狀?yuàn)A層對(duì)流傳熱進(jìn)行分析。運(yùn)用夾層對(duì)流理論解釋膜狀?yuàn)A層對(duì)流傳熱的強(qiáng)化傳熱作用,發(fā)現(xiàn)液膜的傳熱效果要好于氣膜的傳熱效果。進(jìn)而對(duì)膜狀?yuàn)A流傳熱中的熱阻現(xiàn)象進(jìn)行理論分析,發(fā)現(xiàn)膜狀?yuàn)A層流體的溫度影響著熱阻,并指出隨著夾流的發(fā)展,熱阻只會(huì)越來(lái)越大。引出膜狀傳熱向珠狀傳熱轉(zhuǎn)變的機(jī)理。然后,針對(duì)珠狀?yuàn)A層對(duì)流傳熱進(jìn)行分析。在夾流理論的基礎(chǔ)上,給出膜狀?yuàn)A層到珠狀?yuàn)A層轉(zhuǎn)變的數(shù)學(xué)模型,并由此給出珠狀?yuàn)A層對(duì)流傳熱優(yōu)于膜狀?yuàn)A層對(duì)流傳熱的定量解釋,得出結(jié)論:珠狀?yuàn)A流傳熱速率可以達(dá)到膜狀?yuàn)A流傳熱速率的十倍以上。珠狀?yuàn)A流傳熱的優(yōu)越性在層流條件下要比在湍流條件下體現(xiàn)得更明顯。結(jié)合水蒸氣凝結(jié)案例,運(yùn)用本章的珠狀?yuàn)A流模型分析發(fā)現(xiàn),隨著珠狀?yuàn)A流傳熱中液珠數(shù)量增加、半徑減小,珠狀?yuàn)A流傳熱速率會(huì)增大。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TK124
【圖文】：

１）膜狀凝結(jié)逡逑膜狀凝結(jié)是指蒸氣與低于其飽和溫度的固體表面接觸時(shí)，凝結(jié)液體能很好地逡逑潤(rùn)濕壁面，在固體表面上鋪展成膜。從圖１．５中我們可以看到，水蒸氣在壁面上逡逑凝結(jié)換熱時(shí)，有三種形態(tài)的物質(zhì)：飽和蒸汽、冷凝液膜（冷凝液珠）、固體壁面。逡逑在一般情況下，在液體－蒸氣的交界面上存在著剪切力，導(dǎo)致蒸氣以及液膜逡逑中出現(xiàn)速度梯度。然而，研宄者們?cè)趯?duì)垂直板上的層流膜狀凝結(jié)進(jìn)行傳熱分析時(shí)，逡逑主要還是利用努塞爾提出的一些假定來(lái)獲得結(jié)果。逡逑這些假定包括：（１）假定液膜為層流，且物性參數(shù)恒定。（２）假定氣體為純逡逑蒸氣，并處于均勻溫度：飽和溫度。在此假定條件下，蒸氣中沒(méi)有溫度梯度，因逡逑此對(duì)蒸氣－液體交界面的傳熱僅僅是依靠交界面上的凝結(jié)，沒(méi)有來(lái)自蒸氣的導(dǎo)熱。逡逑（３）假定忽略蒸氣－液體交界面上的切應(yīng)力，在此假定條件下也就忽略了蒸氣的逡逑速度邊界層和熱邊界層。（４）假定忽略凝結(jié)液膜中由對(duì)流引起的動(dòng)量和能量傳遞

即南方的對(duì)流傳熱較之北方，在人的皮膚表面多了一層附著的水膜。附著水逡逑膜后空氣與皮膚表面的傳熱現(xiàn)象就是夾流傳熱現(xiàn)象。逡逑如圖２．１所示，有一杯水灑在了桌面上。若在水膜上方用扇子煽動(dòng)空氣，使逡逑空氣流動(dòng)起來(lái)，此時(shí)，空氣流動(dòng)帶動(dòng)水膜流動(dòng)，那么水膜與桌面之間的熱交換過(guò)逡逑程就存在對(duì)流傳熱。但我們不可忽略的是，在水膜層上方存在一層空氣流動(dòng)層，逡逑空氣流動(dòng)層與水膜層之間的傳熱是怎樣的情況呢？氣流在整個(gè)熱交換過(guò)程中又逡逑會(huì)有怎樣的影響呢？因此，本文引入了夾流傳熱的概念。逡逑Ｗ邋．．．．．逡逑．．．．邐－．．ｔ邋？逡逑圖２．１桌面水膜圖逡逑在夾流傳熱中，上層流體流動(dòng)帶動(dòng)夾層流體流動(dòng)。在以固體表面作為參考時(shí)，逡逑由于溫度差的存在，流動(dòng)的夾層流體與固體表面之間的熱量交換為對(duì)流傳熱，且逡逑－１５邋－逡逑

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 吳磊;劉洋;賈海軍;馬喜振;;層流波動(dòng)區(qū)膜狀凝結(jié)雷諾數(shù)關(guān)系式對(duì)傳熱計(jì)算的影響[J];原子能科學(xué)技術(shù);2015年S1期

2 寧?kù)o紅;劉圣春;葉慶銀;;R290蒸氣珠狀凝結(jié)傳熱微尺度特性的研究[J];流體機(jī)械;2013年11期

3 周紅玲;楊成虎;劉r

本文編號(hào)：2712718