答：饱和蒸汽和冷的壁面接触，蒸汽放出气化热，在壁面上冷凝成液体。其冷凝方式有膜状冷凝和滴状冷凝两种。
(1) 膜状冷凝
若壁面能被冷凝液润湿，则在壁面上形成一层液膜，故称为膜状冷凝。在壁面上形成液膜后，蒸汽冷凝时放出的汽化热，必须通过液膜后才能传到壁面上。由于液体导热系数较小，因此冷凝液膜往往成为膜状冷凝的主要热阻。液膜愈厚，则热阻愈大。因此壁面愈高或水平放置的管径愈大，则整个壁面上的平均对流传热系数愈小。
(2)滴状冷凝
若壁面不能被冷凝液润湿，则由于表面张力的作用，在壁面上形成许多液滴，故此种冷凝称为滴状冷凝。此时大部分壁面暴露在蒸汽中，因无液膜存在，故滴状冷凝的传热系数较膜状冷凝的传热系数要高得多。
由于生产中滴状冷凝是不稳定的，因此设计冷凝器时按膜状冷凝处理。 8．影响冷凝传热系数的因素有哪些？
答：单组分饱和蒸汽冷凝，传热热阻集中在冷凝液膜中，液膜厚度及其流动状况是影响冷凝传热的关键。凡有利于减薄液膜厚度及其流动状况的因素，都可以提高冷凝传热系数。这些因素包括以下几点：
①温度差△t(△t=ts-tw)。当冷凝液呈层流时，若△t加大，则蒸汽冷凝速率增加，因而冷凝液膜层增厚，使冷凝传热系数减小。
②流体的物性。冷凝液的密度，粘度及导热系数，汽化热都影响α。
③蒸汽的流速和流向。整齐运动和液膜间产生摩擦力，若蒸汽和液膜同向流动，则摩擦力使液膜加速，液膜厚度变薄，使α增大；若两者逆向流动，则α减小。但是若这种力超过液膜重力，液膜会被蒸汽吹离壁面，使金属暴露在蒸汽中，此时随蒸汽流速的增大，则α将急剧增大。
④蒸汽中不凝七的含量。若蒸汽中不含有不凝气体，则壁面被气体层所遮盖，增加一层附加热阻，使α急剧下降。因此在设计和操作中，都需要考虑排除不凝气。
⑤冷凝壁面的布置。若沿冷凝液流动方向积存的液体增多，液膜变厚，使α下降，因此在设计和安装冷凝器时，应正确安放冷凝壁面。例如对管束，一般需减小垂直列上的管数，或将直列改为错列等。
9．工业上液体的沸腾方法有几种？在大容器沸腾分为几个阶段（区域）？生产中为什么要保持在核状沸腾区？
答：工业上使液体沸腾的方法有两种：一是将加热壁面侵没在液体中，液体在壁面处受热沸腾，称为大容器沸腾；另一是液体在管内受热沸腾。
实验发现，随温度△t（ts-tw）的不同，出现不同的沸腾状态，对应的α也不同。水的沸腾曲线如图4-4所示，可将沸腾分为三个区域。
①自然对流区
当温度差△较低时，加热面上液体轻微受热，液体内部自然对流，没有气泡从液体中益出，此阶段α较低，如图中AB段所示，此阶段称为自然对流区。
②核状沸腾区
当△t逐渐升高，在加热面的局部位置上产生气泡，气泡的产生，脱离和上升使液体受到扰动，因此α急剧增大，如图中BC段所示，此阶段称为核状沸腾区。 ③膜状沸腾区
当△t再增加，加热面上的气泡大量增多并连成一片，使部分加热面上形成一层气膜。气膜的附加热阻使α急剧下降。当气膜开始形成时是不稳定的，大气泡可能脱离表面，该阶段为部分膜状沸腾，如图4中CD段所示。当达D点时，开始形成稳定的气膜，以后随△t增加，α又上升，这是由于壁温升温，辐射传热影响所致，如图中DE段所示。一般将CDE段称为膜状沸腾区。
应予指出，由核状沸腾向膜状沸腾过渡的转折点C称为临界点。由于核状沸腾的α较大，故工业上希望控制在核状沸腾区操作。
10．影响沸腾传热的因素有哪些？ 答：影响沸腾传热的因数如下
(1) 温度差△t（△t=ts-tw）
△t是控制沸腾传热的重要因素。在特定的实验条件下，对多种液体进行核状沸腾时传热系数的测定，可得到如下的经验式
n????tα=
式中α和n为实验确定的常数，其值随液体种类和沸腾条件而定。
(2) 液体的性质
液体的导热系数λ，密度ρ，粘度μ和表面张力σ等都对沸腾传热有重要的影响。一般α随λ及ρ的增大而加大，随μ和σ的增加而减小。
(3) 操作压强
提高操作压强，即液体的饱和温度增高，使液体的σ和μ均降低，有利于气泡的生成和脱离，强化了沸腾传热。在相同的△t下，操作压强越高，则α越大。 （4）加热表面的情况
一般新的或清洁的加热面，α较大。表面越粗糙，气泡核心越多，越有利于沸腾传热。 2．何谓传速率？传热速率与热负荷两者有何关系？如何求得传热速率？
答：传热速率是指单位时间通过传热面的热量。传热速率是评价换热器性能的重要指标，它反映换热器的性能。在换热器操作中，热负荷与传热速率两者在数值上是相等的，但是两者的含义是不同的。
Q?KS?tm）求得。由此可见掌握传热基本方 传热速率通常由传热基本方程式（?程式十分重要，即运用传热方程式和热量衡算关系，可解决换热气计算和操作分析问题。应注意热量衡算关系与传热速率方程相互关系、相互制约，一个参数的变化，引起两个方程中其他参数的变化，必须统一考虑。 Q?KS?tm有何应用条件？ 4．总传热方程?Q?KS?tm是由对总传热速率微分方程积分后得到的，其应用条答：总传热速率方程?件如下： ① 传热为定态操作，两流体的质量流量为常量； ② 两流体的比热容为常量（可取为换热器进出口的平均值）； ③ 总传热系数K为常量，即K值不随换热器管长而变化； ④ 换热器的热损失可忽略。
积分式4-21的结果是用平均温度差代替局部温度差，但平均温度差的计算方法与换热器中两流体的温度变化及两流体的相互流动方向有关，应分别讨论。
5．如何计算恒温传热时平均温度差？
答：换热器间壁两流体均有相变时，两流体温度可分别保持不变，这种传热称为恒温传热。例如在蒸发器中，饱和蒸汽冷凝和液体沸腾间的传热就是恒温传热。此时，冷热流体的
温度均不随位置变化，两者间的温度差处处相等，即?t?T?t，显然流体的流动方向对?t也无影响。此时总传热速率方程为
12．怎样才能有效地提高K值？
答：欲提高总传热系数，应设法减小热阻，但对不同的传热情况，各分热阻的相对大小不同。通常，必须设法减小起主要作用的热阻。才能有效地提高K值。例如，当管壁和污垢热阻可忽略时，对拨薄管壁而言，式4-32可简化为
Q?KS(T?t)?KS?t
111?? K?i?i 若?i???0，则K??0
由上可知，总热阻由热阻大一侧流体的对流传热所控制。如两个对流传热热系数相差较大时，要提高K值关键要提高对流传热系数较小的a。若两个a相近，则同时提高两侧的a,才能提高K值。在换热器的运行中，污垢热阻也可能成为主要热阻，此时欲提高K值，应设法减小污垢热阻，而仅提高两侧的a则是无意义的。
5．何谓强化传热？有哪些强化途径？ 答：换热器传热的强化，是指提高冷、热流体的传热速率。又总传热速率方程 可知，对换热器而言，提高总传热系数、增加单位传热面积及增加平均温差均可提高传热速率。因此在换热器的设计、操作和开发中，都应从以上三方面考虑强化传热的途径。
（1） 增大总传热系数
增大总传热系数是强化传热的重点。从总传热系数的计算式可知，其总热阻是又冷、热流体的对流传热热阻、管壁两侧的污垢热阻及管壁热传导热阻所组成。由于各项热阻所占的比重不同，应设法减小其中较大的热阻。一般情况下，换热器的管壁较薄，其导热系数较大，因此它不会是主要热阻，即对提高K值影响不大。提高总传热系数的主要措施是设法提高对流传热系数和减小污垢热阻。
①提高对流传热系数。提高流体的流速。增强流体的湍动程度，减少传热边界中层流内层的厚度，从而减小对流传热热阻，提高对流传热系数。可采取的措施有：对管壁式换热器中受惯性离心力的作用、采用各种异形管或在管内装入麻花铁等添加物，均可增强流体的湍动程度。
②防止结垢和及时青垢。在换热器运行初期。污垢热阻很小，但随着运行时间增长，污垢热阻可能成为主要热阻。因此应防止结垢和及时地清除垢层。通常，增加流体的流速可减弱垢层的形成；易结垢的流体宜在管程流动，以便于清洗；采用可拆卸的换热器结构，定期采用机械或化学的方法清除垢层。 （2）增大平均温度差
平均温度差的大小取决于两流体的温度条件和两流体的流动方向。一般来说，流体的温度为生产工艺条件规定，可变动的范围较为有限。加热（或冷却）介质的温度，因所选介质的不同，可以有较大的差异。如化工厂常用的饱和水蒸气，提高其压强可提高蒸汽的温度。但同时应考虑经济上合理和技术上的可能性。当两流体均变温时，从换热器结构上采用逆流或接近逆流的形式，可增大平均温度差。 （3）增大传热面积
增大传热面积应该从改进换热器结构入手，提高其紧凑性，即提高设备单位体积的传热面积。改进传热面积的结构，如用螺纹管、波纹管代替光滑管，采用螺旋板失换热器或平板式换热器等，都可增加单位体积设备的传热面积。
应予注意，强化传热时应综合考虑诸多因素，选择适宜的强化措施。例如通过增加流速个增强流体湍动来强化传热，但都伴随着流动阻力的增大；提高设备的紧凑性，可能带来清洗和检修的困难等问题。为此，在采取强化传热措施时，应对设备结构、制造费用、动力消耗、清洗和检修等方面予以考虑，选用经济合理的方案。
非均相物系的分离
概述
1.何谓非均相物系？分为哪几类？ 答：由于具有不同物理性质的分散相和连续相所组成的物系成为非均相物系或非均相混合物。根据连续相状态，非均相物系分为两类：气态非均相物系，如含尘气体、含雾气体等；液态非均相物系，如悬浮液、乳浊液及及泡沫液等。
显然，非均相物系中存着相界面，界面两侧的物料具有不同物理性质。 2.非均相混合物的分离方法有娜几种？ 答：工业上一般采用机械方法将非均相混合物进行分离，即造成分散相和连续相之间的相对运动而实现两相分离。根据相态、分散物质尺寸大小及分离要求，非均相混合物的分离方法如下表所示。
要实现分离，必须使分散相和连续相之间发生相对运动。因此，非均相物系的分离操作遵循流体力学的基本规律。
按两相运动方式的不同，机械分离大致分为沉降和过滤两种操作。
滤饼过滤过程：
? 刚开始：有细小颗粒通过孔道，滤液混浊。
? 开始后：迅速发生“架桥现象”，颗粒被拦截，滤液澄清。
? 所以，在滤饼过滤时真正起过滤作用的是滤饼本身，而非过滤介质。
颗粒的沉降过程分为两个阶段：
? 加速阶段； ? 匀速阶段。
沉降速度（terminal velocity） ：也称为终端速度，匀速阶段颗粒相对于流体的运动速度。
影响沉降速度的因素(以层流区为例) gdp2(?p??) 18? t1) 颗粒直径dp
2) 连续相的粘度?： 3) 两相密度差(? p-?)： 4) 颗粒形状
5) 壁效应 (wall effect) ： 6) 干扰沉降
降尘室
? 颗粒分离出来的条件是 l/u≥H/ ut
? 一定粒径的颗粒，沉降室的生产能力只与底面积bl和 utc有关，而与H无关。 1．什么叫离心沉降？它和重力沉降有何异同？
答：在惯性离心力场中进行的沉降称为离心沉降。对于两相密度差较小、颗粒粒度较细的非均相物系，离心沉降则可大大提高沉降速度。根据设备在操作时是否转动，将离心沉降设备分为两类：一类是设备静止不动，悬浮物系作旋转运动的离心沉降设备，如旋风分离器和悬液分离器；另一类是设备本身旋转的离心沉降设备，称为离心机。
通常，气固非均相物系的离心沉降是在旋风分离器中进行；液固悬浮物系一般在悬液分离器或沉降离心机中进行。
和重力沉降相比，颗粒在惯性离心场中的径向上也受到三个力的作用，即惯性离心力
u?22uT?3uT?2ur2d??d?d?sR)及阻力(42)。向心力和阻力均是沿半径方R）（6、向心力(6?3向指向旋转中心，与颗粒径向运动方向相反。把重力沉降速度诸式中重力加速度g该为离心
2uT加速度/R，便可得到相应的离心沉降速度。离心沉降速度的通式为
24d(?s??)uTur?3??R
斯托克斯定律区的离心沉降速度可表示为
2d2(?s??)uTur?18?R
