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干涸与干涸后传热

/dryout and post-dryout heat transfer/
条目作者多相流

多相流

最后更新 2022-12-23
浏览 155
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流动沸腾的临界工况和临界后工况。

英文名称
dryout and post-dryout heat transfer
所属学科
工程热物理及动力工程

流动沸腾根据两相流的流量不同和介质流速的差异,可将临界状况大体分为两种:低干度区的临界状况和高干度区的临界状况。

此区内的热边界层中全属沸腾传热,主流介质是过冷的或饱和的。通常由于热流密度过大,边界层中汽液供应失调,液相供应不足,汽相占据大部分受热面,使其传热能力降低,而达到临界工况。此种临界状况称为第一临界状况(图1),这种临界工况形成机理如下:①汽泡产生速率超过其脱离速率,形成汽塞;②上游汽泡到达下游形成汽泡云层,阻碍了壁面与液体的接触,在高热流密度下,液膜被蒸干,从而达到临界状况;③由于流型的转变,形成大的汽塞,使边界层局部变薄,从而出现临界状况。

图1 第一临界热流密度图1 第一临界热流密度

当两相流中汽相比率较高时,会出现环状流。此时介质流速很高,由于热流密度增大和介质流动加快的双重作用,液膜从壁面消失,液层被撕破或被击碎形成液滴,散入汽流中,造成壁温升高。这种类型的临界工况属于干涸现象,称为第二临界热流密度。干涸发生时,壁温有时会突然升高而达到烧毁,有时壁温只是平滑升高,甚至降低,则不会出现烧毁。这种临界工况形成机理如下(图2):①由于强烈蒸发使环状液膜干涸;②当环状液膜中液体流量低于某临界值后,液膜破裂造成局部干涸;③由于流动的不稳定性使液膜界面产生大的波动,以致使液膜破裂形成干涸区;④流动核心区被夹带的液滴返回壁面的质量流率小于壁面蒸发速率,以致使壁面得不到液体润湿。

图2 高干度区干涸形成机理图2 高干度区干涸形成机理

流动沸腾情况下,临界点后的传热称为临界后传热。因为流动沸腾的临界工况有两种:偏离泡核沸腾工况和干涸工况,所以临界后情况也分两种,即后偏离泡核沸腾工况和后干涸工况。流动沸腾出现干涸点后,两相流首先进入过渡沸腾。一般来说,过渡沸腾相应于雾状流初期,在这一阶段中,主流中的液滴还可再次回到壁面而被蒸发。但当壁面温度超过莱顿弗罗斯(Leidenfrost)温度时,液滴不再润湿壁面,于是进入稳定膜态沸腾阶段。

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