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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 工艺技术 » 学习分享 » 为什么流体有相变时的对流传热系数大于无相变时的对流传热系数？
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diaogua

金虫 (小有名气)

[求助] 为什么流体有相变时的对流传热系数大于无相变时的对流传热系数？

流体有相变时的对流传热系数要大于无相变时的对流传热系数，这是什么原因？请给一个清晰的解释，谢谢
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1楼 2012-04-27 23:06:54
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
nwxjh: 金币+5, 这个帖子里专家真是辛苦了！ 2012-04-28 13:09:11
nwxjh: TEPI+1, 专家辛苦，奖励tepi1枚！ 2012-04-28 13:09:50
引用回帖:
7楼: Originally posted by 青石KL at 2012-04-27 15:52:57:
好吧，我没有查数据，就水蒸气导热系数比空气导热系数大这一点我是错的，水蒸气被冷凝需要看是膜状冷凝还是滴状冷凝。
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水蒸气被冷凝时，水蒸气直接接触冷表面（虚拟膜理论上很小），空气对流传热时肯定有膜存在（参看流体动力学的内容）。这是我的理解，然后你说的温度梯度较大则属于传热推动力。参看公式Q=KA△T。△T在理论上不能决定K的大小，但是为什么在膜状冷凝和滴状冷凝K值的计算中有△T？主要是准数关联的原因（而准数关联是建立在实验的基础上）。
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找一知心人说说话！！！快点来么。
8楼2012-04-28 11:59:58
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★
感谢参与，应助指数 +1
mjlyxm: 金币+5, 手机应助还这么给力，多奖励一下~~O(∩_∩)O 2012-04-28 00:09:00
一般情况下有相变的对流传热系数较大，我从以下几点说起：1）传热阻力，所谓传热阻力即热量从这边传到那边所经过的途径，主要有三部分：（1）管壁，（2）加热侧虚拟膜（虚拟膜理论）厚度，所谓虚拟膜是指加热流体在虚拟膜以外温度相同，温度梯度存在于虚拟膜中。（3）被加热侧虚拟膜厚度；2）管子的导热系数；3）加热介质，被加热介质的导热系数。
介质（管子，加热介质，被加热介质）的导热系数是物性参数，是个固定值，很难做出改变。影响传热系数的最主要因素就是虚拟膜厚度，减少虚拟膜的厚度（建议好好理解下虚拟膜）就会增大传热系数。怎么样减少虚拟膜的厚度了，方法只有增加对流传热介质的湍动情况（湍动越厉害，虚拟膜越薄，传热系数越大。这就是为什么均相传热时加大传热介质的流速会增大传热系数的原因）。在有相态变化的情况下虚拟膜会减薄。具体分析如下：1）液体产生气泡时，气泡从管壁处移动到介质主体，主体液体会填充气泡的位置，这样就增加了液体的湍动（虚拟膜内的湍动导致虚拟膜厚度减小），从而传热系数增大；2）有固体产生的传热，即流体中有晶体析出，很明显固体的运动会增加流体的湍动，降低虚拟膜厚度从而提高传热系数；3）冷凝，膜状冷凝的传热系数不是很大，滴状冷凝则较大，为什么？气体被冷凝之后很快形成液滴从壁面滑落，导致冷凝过程本来的虚拟膜就很薄，所以传热系数较大。
以上是我的观点，请批评指正。

[ 发自手机版 http://muchong.com/3g ]
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找一知心人说说话！！！快点来么。
2楼2012-04-28 00:02:10
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diaogua

金虫 (小有名气)
引用回帖:
2楼: Originally posted by 青石KL at 2012-04-28 00:02:10:
一般情况下有相变的对流传热系数较大，我从以下几点说起：1）传热阻力，所谓传热阻力即热量从这边传到那边所经过的途径，主要有三部分：（1）管壁，（2）加热侧虚拟膜（虚拟膜理论）厚度，所谓虚拟膜是指加热流体 ...

不太赞同你的说法。因为如果是因为虚拟膜变薄而导致对流传热系数变大，那么无相变时，比如说空气与水蒸气换热，空气无相变，而水蒸气有相变，则无相变的空气在管壁侧的虚拟膜应该更薄吧，那为什么它的对流传热系数还远小于水蒸气一侧的呢？
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3楼2012-04-28 09:21:07
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醉乡常客

木虫 (知名作家)

混之
★ ★
mjlyxm: 金币+2, 恩呢，我也觉得青石给力额，也谢谢醉客补充额~~O(∩_∩)O~ 2012-04-28 13:24:57
膜厚度和导热性影响给热系数。

楼主若要深究，真的得听从青石的建议好好理解“膜”。你说为什么空气侧的膜就“应该更薄”？

青石这小伙子不错，基础比较扎实，还能用手机敲这么多字解释传热问题，这耐心令人佩服。
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混混，混混！(求助请注意礼貌！)
4楼2012-04-28 10:20:08
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石

【答案】应助回帖

★ ★
nwxjh: 金币+2, 感谢专家耐心答疑！ 2012-04-28 11:24:03
引用回帖:
3楼: Originally posted by diaogua at 2012-04-27 13:21:07:
不太赞同你的说法。因为如果是因为虚拟膜变薄而导致对流传热系数变大，那么无相变时，比如说空气与水蒸气换热，空气无相变，而水蒸气有相变，则无相变的空气在管壁侧的虚拟膜应该更薄吧，那为什么它的对流传热系 ...

传热系数的影响我总结的是三部分：1）虚拟膜的厚度，2）管子的导热系数，3）介质（加热介质和被加热介质）的导热系数。
传热系数理论上等于什么了？h=k/δ(即导热系数除以虚拟膜的厚度）。因为空气的导热系数远小于水蒸气的导热系数（好像要低一个数量级），所以空气侧的对流传热系数小于水蒸气侧的对流传热系数。
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找一知心人说说话！！！快点来么。
5楼2012-04-28 10:31:24
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diaogua

金虫 (小有名气)
★ ★
nwxjh: 金币+2, 感谢楼主参与互动交流！ 2012-04-28 11:26:01
引用回帖:
5楼: Originally posted by 青石KL at 2012-04-28 10:31:24:
传热系数的影响我总结的是三部分：1）虚拟膜的厚度，2）管子的导热系数，3）介质（加热介质和被加热介质）的导热系数。
传热系数理论上等于什么了？h=k/δ(即导热系数除以虚拟膜的厚度）。因为空气的导热系数远 ...

其实化工原理教材对这个问题有一点解释，上面的说法是：“相变流体要放出或吸收大量的潜热，但流体温度不发生变化，因此在壁面附近流体层中的温度梯度较高，从而对流传热系数交无相变时的更大”。
对此解释难以理解，但与你所说的“因为空气的导热系数远小于水蒸气的导热系数，所以空气侧的对流传热系数小于水蒸气侧的对流传热系数”似乎不完全符合。
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6楼2012-04-28 11:20:39
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青石KL

木虫 (正式写手)

生活、学习、运动之青石

【答案】应助回帖

好吧，我没有查数据，就水蒸气导热系数比空气导热系数大这一点我是错的，水蒸气被冷凝需要看是膜状冷凝还是滴状冷凝。
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7楼2012-04-28 11:52:57
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muhua

木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
nwxjh: 金币+1, 感谢热心应助！ 2012-04-28 15:47:23
mjlyxm: 金币+1, 感谢您的认真交流，再奖励一下，工艺技术版期待您更多的关注~~O(∩_∩)O~ 2012-04-29 09:59:07
首先，基本赞同3楼的解释。其次，对于4楼关于“水蒸气有相变，则无相变的空气在管壁侧的虚拟膜应该更薄吧，那为什么它的对流传热系数还远小于水蒸气一侧的呢？”的疑问，我是这么认为的：如果水蒸气没有相变，单纯的气气换热，传热系数是很低的。可以查下空气和水蒸气的传热系数。但水蒸汽有冷凝，水蒸汽这边就是液相传热，水的传热系数就比水蒸气的高很多。并且是有扰动的液相传热，传热情况会更好。
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9楼2012-04-28 14:38:32
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六本木

新虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★
感谢参与，应助指数 +1
mjlyxm: 金币+2, 感谢认真交流，工艺技术版期待您更多的关注~~O(∩_∩)O~ 2012-04-29 16:02:07
这个问题并不能仅分析虚拟膜。其实，相变过程除了温度推动以外，还存在因相变过程发生的化学位的推动，而这部分占很大比例，而实际相变过程的传热速率表达式中，只表达了温度推动力，所以化学位推动是隐含在对流系数中的。因此对流传热系数更大。
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10楼2012-04-29 12:50:48
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