给定温差 Δ
T =
℃,壁温
Tw = Δ
T +
Ts =
℃。
在稳定的模态沸腾中,加热表面的总传热系数包含对流和辐射两部分。
对流部分的传热系数采用横管膜态沸腾表面传热系数计算式:
\[ h_c = 0.62 \left[ \frac{ g r \rho _v(\rho _l - \rho _v) \lambda_v^3}{\eta_v d (t_w - t_s)}
\right]^{1/4} \]
其中,液体的密度和汽化潜热由标准大气压确定,\(\rho_l\) = 958.4 kg/m
3,
r = 2.257×10
6
J/kg。选取定性温度(
Tw +
Ts)/2 =
℃,查表得到气体的密度、粘性系数和导热系数:\(\rho_v\)
=
kg/m
3,\(\eta_v\) =
Pa·s,\(\lambda_v\) =
W/m·K。
根据以上条件计算得到沸腾部分传热系数:
hc =
W/m
2·K。
根据给定的发射率\(\varepsilon\) =
,辐射部分传热系数为:
\( h_r = \frac{\varepsilon \sigma (t_w^4 - t_s^4)}{t_w - t_s} = \) W/m2·K
最终,考虑对流传热和辐射传热的相互影响,采用公式(7-22)计算总传热系数:
\( h = \left( h_c^{4/3} + h_r^{4/3} \right)^{3/4} = \)
W/m2·K
总热流密度:
\( q = h\Delta T = \) W/m2
选取温差在 200 ℃ 到 1000 ℃ 的若干数值,得到的总传热系数和总热流密度随温差的变化规律如下图所示。