過冷沸騰換熱，是指液體主流尚未達到飽和溫度，即處於過冷狀態，而壁面上開始產生氣泡的一種換熱形式。
基本介紹
- 中文名：過冷沸騰換熱
- 外文名：Subcooled boiling heat transfer
- 過程：單相傳熱、充分發展區域等
- 公式：弗羅斯特計算式等
- 學科：傳熱學
- 研究方法：過冷沸騰曲線
傳熱區域,換熱曲線,換熱起始點,充分發展,部分區域,
傳熱區域
液體流入蒸發管時，最先進入的傳熱區域為單相液體傳熱區域。
右圖是在一均勻受熱管的開始段中的壁面溫度和工質溫度的分布曲線。在此圖中，A區即為單相液體的對流傳熱區域。
單相液體強制對流換熱係數的計算方法，可用下式計算：
式中：
——單相流體強制對流換熱係數；
換熱曲線
右圖所示實線為進口過冷度及質量流速一定時，離進口Z處的管壁溫度隨熱流密度增加而增大的曲線。
此曲線可分為三段：單相液體區段AB，部分過冷沸騰區段BCDE和充分發展過冷沸騰區段EF。在過冷流動沸騰區域中，在開始段，壁上發生汽泡的點數不多，熱量是依靠單相液體強制對流傳熱和過冷沸騰傳熱方式進行傳遞的，因而稱為部分過冷沸騰區。
在部分過冷沸騰區中，工質的過冷度和質量流速對傳熱有影響，亦即對反映壁溫和熱流密度的關係曲線有影響，因為此時一部分熱量的傳遞是靠單相液體強制對流傳熱進行的。隨著熱流密度增大，整個壁面將全部或近乎全部為汽泡所菠蓋，過冷沸騰得到充分發展，傳熱主要靠過冷沸騰進行，這一區域稱為充分發展過冷沸騰區。
在此區中，工質的過冷度和質量流速對傳熱近乎無影響，因為此時主要依靠過冷沸騰傳熱，單相液體強制對流傳熱的影響已不再存在。
換熱起始點
確定過冷沸騰起始點的方法有多種。作為近似計算，可將過冷沸騰起始點定為單相液體傳熱線ABCD'
與充分發展過冷沸騰曲線C"D'EF的交點D'。隨著熱流密度的增加，壁溫將沿著單相液體傳熱線ABCD‘變化。在D‘點發生汽泡後，由於換熱係數增大，壁溫稍有下降，由D'了點降到D點。此後隨著熱流密度增加，壁溫將沿DEF線變化。
較精確的確定過冷沸騰起始點的計算式為弗羅斯特計算式：
充分發展
在單相液體傳熱區，工質的過冷度和質量流速對傳熱工況影響顯著，在部分過冷沸騰傳熱區，此二參數對傳熱工況也有較大影響，但在充分發展過冷沸騰傳熱區，此二參數對傳熱的影響很小，因而有時適用於大容器的傳熱計算式也可用於計算強制流動的充分發展過冷沸騰區的傳熱。
部分區域
在部分過冷沸騰傳熱區域，單相液體對流傳熱過程和汽化過程同時發生。對於這種傳熱工況，羅西納建議套用先按單相液體對流傳熱和過冷沸騰傳熱二部分分別計算熱流密度而後進行疊加的方法進行計算。以數學式表示為：
式中：
——單相液體對流傳熱的熱流密度；
