基本介紹
- 中文名：流動沸騰傳熱
- 外文名：Boiling heat transfer
流動沸騰與池式沸騰的區別在於，流體是在流動過程中被加熱的。流體的流動可以是自然循環，也可以是靠泵驅動的強迫循環。下面以管內流動為例來對流動沸騰進行說明。圖表示的是一垂直放置的均勻加熱通道，欠熱液體從底部進入管內向上流動，圖中示出了所遇到的流型和相應的傳熱分區，在圖的左側給出了壁面溫度和流體溫度沿高度的變化情況。
傳熱分區
單相液對流區（A區）：流體剛進入通道的時候，是單相對流區，此區內液體被加熱溫度升高，流體溫度低於飽和溫度，壁溫也低於產生氣泡所必需的溫度。
欠熱沸騰區（B區）：欠熱沸騰的特徵是，在加熱面上水蒸氣泡是在那些利於生成汽泡的點上形成的，這些汽泡在脫離壁面後，通常認為它們在欠熱的液芯內被凝結。
泡核沸騰區（C，D區）：泡核沸騰區的特徵是流體的主流溫度達到飽和溫度，產生的水蒸氣泡不再消失。其中C和D區的流型是不相同的，但它們的傳熱分區是相同的。
液膜強迫對流區（E，F區）：這一區的特徵是壁面形成液膜，通過液膜的強迫對流把從壁面來的能量傳到液膜和主流蒸汽的交界面上，在兩相交界面上發生蒸發。
缺液區（G區）：在流動質量含汽率達到一定值以後，液膜完全被蒸發，以至燒乾，F區和G區的分界點就是燒乾點。一般把環狀流動時的液膜中斷或燒乾稱為沸騰臨界（CHF），有時將這種沸騰臨界稱為燒乾沸騰臨界。從燒乾點開始到全部變成單相汽的區段稱為缺液區。在燒乾點，壁面溫度跳躍性地升高。
單相汽對流區（H區）：該區的特徵是，流體是單相過熱蒸汽，流體溫度脫離飽和溫度的限制，開始迅速增大，壁面溫度也相應增大。
管內流動沸騰傳熱分區示意圖在圖 中的欠熱沸騰區和泡核沸騰區的分界點是依賴於分析模型的。若按照平衡態模型，則分界點為平衡態含汽率等於零的點，即B和C的分界點。若按照非平衡態模型，則會略微靠後一點。圖中示意的是非平衡態模型。
在加熱面上發生的沸騰可分為泡核沸騰和膜態沸騰兩種。在發生沸騰時，蒸汽泡在加熱面上的所謂汽化核心處生成，並隨著吸收熱量的過程而逐漸長大，到一定尺寸後，在浮升力和流體衝擊力的作用下，脫離加熱面進入冷卻劑主流。若主流流體溫度低於飽和溫度，則汽泡在兩相流中將因冷凝而縮小乃至消失。這種情況稱為欠熱沸騰。若主流流體溫度已達飽和溫度，則汽泡將與主流體及其中的其他汽泡匯合、撞擊；同時，在熱量和質量交換過程中破裂或長大，並與液相流共同形成兩相流動。這種沸騰稱作飽和沸騰。不論是欠熱沸騰還是飽和沸騰，這種由分散獨立的汽化核心和汽泡組成的沸騰系統稱為泡核沸騰。
當加熱面上汽泡生成的密度很大，以致匯集成片，形成汽膜。這種汽膜將液相冷卻劑與加熱面成片地隔離開時，這種沸騰稱作膜態沸騰。
不論是欠熱沸騰還是飽和沸騰，都可能出現泡核沸騰或膜態沸騰。
