對流沸騰換熱

對流沸騰換熱分類：

對流沸騰換熱分為大容器沸騰(或稱池內沸騰)和強制對流沸騰(主要套用是管內沸騰)。這些又可分為過冷沸騰和飽和沸騰。

1、大容器沸騰（池內沸騰）：指加熱壁面沉浸在具有自由表面的液體中所發生的沸騰稱為大容器沸騰。其特點產生的氣泡能自由浮升，穿過液體自由面進入容器空間。

液體主體溫度達到飽和溫度、壁溫高於飽和溫度所發生的沸騰稱為飽和沸騰。在飽和沸騰時，隨著壁面過熱度的增高，會出現4個換熱規律全然不同的區域。

2 、強制對流沸騰（管內沸騰）：強制沸騰換熱構成汽液兩相混合物，形成兩相流，沸騰狀態隨流向變化。

強制對流沸騰換熱取決於管的放置情況（垂直水平或者傾斜）、管長、管徑、管壁壁面狀況、汽液比例、液體初參數、流量等。

管內強制對流沸騰時，由於產生的蒸氣混入液流，出現多種不同形式的兩相流結構，換熱機理亦很複雜。

流入管內的未飽和液體被管壁加熱，到達一定地點時壁面上開始產生汽泡。此時液體主流尚未達到飽和溫度，處於過冷狀態，這時的沸騰為過冷沸騰。繼續加熱而使液流達到飽和溫度時，即進入飽和核態沸騰區。飽和核態沸騰區經歷著泡狀流和塊狀流(汽泡匯合成塊，亦稱彈狀流)。

含汽量增長到一定程度，大汽塊進一步合併，在管中心形成汽芯，把液體排擠到壁面，呈環狀掖膜，稱為環狀流。此時換熱進入液膜對流沸騰區。環狀液膜受熱蒸發，逐漸減薄，最終液膜消失，濕蒸氣直接與壁面接觸。液膜消失稱為蒸乾。此時，由於換熱惡化，會使壁溫猛升，造成對安全的威脅。

沸騰換熱是我們所討論過的換熱現象中影響因素最多、最複雜的換熱過程，實驗關聯式與實驗點之間的離散度、不同實驗關聯式之間的偏差也相當大。

1、不凝結氣體

與膜狀凝結不同，溶解於液體中的不凝結氣體會使沸騰換熱得到某種強化。這是因為，隨著工作液體溫度的升高，不凝結氣體會從液體中逸出，使壁面附近的微小凹坑得以活化，成為汽泡的胚芽，從而使沸騰曲線向著減小的方向移動，即在相同的下產生更高的熱流密度，強化了換熱。

但對處於穩定運行下的沸騰換熱設備來說，除非不斷地向工作液體注入不凝結氣體，否則它們一經逸出，也就起不到強化作用了。

2、過冷度

如果在大容器沸騰中流體主要部分的溫度低於相應壓力下的飽和溫度，則這種沸騰稱為過冷沸騰。對於大容器沸騰，除了在核態沸騰起始點附近區域外，過冷度對沸騰換熱的強度並無影響。在核態沸騰起始段，過冷會使該區域的換熱有所增強。

3、液位高度

在大容器沸騰中，當傳熱表面上的液位足夠高時，沸騰換熱表面傳熱係數與液位高度無關但當液位降低到一定值時，沸騰換熱的表面傳熱係數會明顯地隨液位的降低而升一高。這一特定的液位值稱為臨界液位。

4、重力加速度

隨著航空航天技術的發展，超重力及微重力情況下的傳熱規律的研究近幾十年中得到很大的發展。關於重力場對拂騰換熱的影響，