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流动沸腾

/flow boiling/
条目作者多相流

多相流

最后更新 2023-01-13
浏览 149
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液体在管道或回路中流动时产生的沸腾现象。

英文名称
flow boiling
所属学科
工程热物理及动力工程

在流动沸腾情况下,加热面处的汽泡生长受到流体流动方向上的附加作用,使此处汽化过程特性发生变化。例如,改变起始沸腾条件,减小汽泡脱离直径,汽泡发生变形,影响汽泡聚合过程等。管内流动沸腾时,由于产生的蒸汽混入液流,出现多种不同的两相流型。

流入管内的未饱和液体被管壁加热,到达一定区域时,壁面上开始产生汽泡。此时液体主流尚未达到饱和温度,处于过冷状态,这时的沸腾称为过冷沸腾。继续加热而使主流达到饱和温度时,即进入饱和核态沸腾区。饱和核态沸腾区经历泡状流和块状流(又称弹状流),含汽量增长到一定程度,大汽块进一步合并,在管中心形成汽芯,把液体排挤到壁面,呈环状液膜,称为环状流,此时换热进入液膜对流沸腾区。环状液膜受热蒸发,逐渐减薄,最终液膜消失,湿蒸汽直接与壁面接触。这种液膜消失过程称为蒸干,此时,由于换热恶化,会使壁温猛升,造成安全隐患。对湿蒸汽流的继续加热,使工质最后进入干蒸汽单相换热区。

对于水平布置均匀加热的管内流动,当质量流速不太小时,其流型变迁与传热模式变化和竖直管道的情况基本相同。但在低质量流速下,因重力和浮力效应,会引起相分布不对称性和层状流动。在波状流和环状流区,管道上部可能会发生间歇性干涸和润湿,不仅影响传热特性,还可能使临界热流现象提早出现。管内沸腾换热还取决于管的放置位置、管长与管径、壁面状况、液体的初参数、流量、汽液的比例等。

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