沸騰換熱:
液體在加熱面上沸騰時的換熱過程﹐是具有相變特點的兩相流換熱。當加熱面溫度T W超過液體的飽和溫度T S並達到一定數值時﹐液體即在加熱面的某些點上形成汽泡。這些點稱為汽化核心﹐通常出現在加熱表面的小凹坑上。汽泡形成後不斷長大﹑脫離﹑上浮。汽泡在形成長大過程中吸收大量汽化潛熱﹐汽泡的脫離和上昇運動又產生劇烈擾動﹐所以沸騰換熱比單相流體的對流換熱強烈得多。汽泡脫離加熱表面後﹐如果液體尚未達到飽和溫度﹐則汽泡對液體放熱後會凝結消失﹐這時稱為過冷沸騰﹔如果液體已達到飽和溫度﹐則汽泡將繼續吸熱長大﹐直至逸出液面﹐這時稱為飽和沸騰。對於這兩種沸騰﹐汽化核心都有重要作用﹐所以又稱核狀沸騰。
隨著通過加熱面的熱流密度q 的增加﹐汽化核心增多﹐汽泡生成的頻率也不斷加快﹐直至加熱面上生成的汽泡因為來不及脫離而連成汽膜﹐即過渡到膜狀沸騰。這層汽膜將液體與加熱面隔開﹐熱量只能靠輻射和汽膜的傳導由加熱面傳入﹐因此傳熱係數大為降低﹐壁面溫度急劇上昇﹐甚至會導致最終燒毀。開始形成膜狀沸騰時的熱流密度稱為臨界熱流密度。在工程實踐中﹐熱流密度應嚴格控制在臨界值以下。汽泡的形成和沸騰狀態的過渡﹐與液體的物性﹑純度﹑狀態參數以及加熱表面的性質和重力加速度等因素有關。圖 池水的沸騰曲線 為池水的沸騰曲線。
沸騰換熱常見於鍋爐﹑蒸發器﹑蒸餾塔等設備中。由於其換熱係數大﹐也常用於一些需要強冷卻和強化傳熱的場合﹐如火箭發動機及其尾噴管﹑核反應堆堆芯﹑連續澆鑄﹑金屬淬火和熱管技術等。在實際套用中﹐沸騰通常是在流動狀態下進行的﹐其影響因素更為複雜。
