
【化】 critical heat flux
critical
【医】 crisis
【化】 heat flux
临界热通量(Critical Heat Flux, CHF),也称烧毁热通量(Departure from Nucleate Boiling, DNB),是沸腾传热领域的关键概念,指在特定热工水力条件下,加热表面从高效核态沸腾向低效膜态沸腾转变的临界点所对应的热通量值。当热通量超过此临界值时,加热表面会因蒸汽膜覆盖而急剧恶化传热效率,导致壁温飞升,可能引发设备失效(如核反应堆燃料包壳熔毁)。其物理本质是气泡生成速率超过脱离速率,形成隔热蒸汽膜。
在工程应用中,临界热通量是核反应堆堆芯、蒸汽发生器、高热流密度电子设备冷却系统等安全设计的重要极限参数。设计需确保实际运行热通量远低于CHF值以维持安全裕度。预测模型包括流体动力学不稳定性理论(如Helmholtz失稳)、气泡干扰模型及基于大量实验数据的经验关联式(如W-3、B&W公式)。其值受压力、质量流速、过冷度、流道几何尺寸等因素显著影响。
参考来源:
临界热通量(Critical Heat Flux, CHF)是传热学中的重要概念,指在沸腾过程中热通量达到的最大极限值。超过该值时,传热效率会因蒸汽层形成而急剧下降,甚至导致设备损坏或安全隐患。以下是详细解释:
临界热通量是流体系统中传热速率达到最大值的临界点。此时,液体沸腾从核态沸腾(气泡快速生成并脱离加热面)转变为膜态沸腾(加热面被蒸汽膜覆盖,阻碍传热),导致传热系数骤降。
热通量一般通过傅里叶定律计算: $$ q = -k cdot frac{dT}{dx} $$ 其中,( q )为热通量(W/m²),( k )为材料导热系数,( frac{dT}{dx} )为温度梯度。临界热通量的具体值需通过实验或经验公式确定,例如在沸腾实验中观测传热突变点。
如需进一步了解实验方法或具体案例,可参考学术文献(如、4、5)中的研究细节。
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