
【化】 film boiling
film; membrane; theca; velamen; velum
【化】 membrane
【医】 coat; envelope; film; lemma; membranae membranae; membranae membrane
panniculus; theca; thecae; tunic; tunica; velamen; velamenta
velamentum
account; certificate; condition; shape; state; written complaint
【医】 appearance
boil; bubble; seethe
【化】 boiling; bubbling
【医】 boiling; ebullience; ebullition
膜状沸腾(film boiling)是液体受热时出现的一种特殊沸腾状态,当加热面温度远高于液体饱和温度时,液体与加热面接触后迅速汽化,形成连续且稳定的蒸汽膜覆盖在加热表面。这种现象常见于高功率传热设备或极端温度环境中,例如核反应堆冷却系统或航天器热控装置。
从传热学角度分析,膜状沸腾的产生需满足两个条件:一是加热面温度超过莱顿弗罗斯特点(Leidenfrost point),二是系统压力低于临界压力。在此状态下,蒸汽膜会显著降低传热效率,其传热系数仅为核态沸腾的1/10至1/100。根据美国机械工程师学会(ASME)发布的《两相流动与传热手册》,膜状沸腾的数学表达式可表示为: $$ q'' = C cdot left( frac{k_v rho_v (rho_l - rhov) g h{fg}}{mu_v D (Tw - T{sat})} right)^{1/4} $$ 其中$q''$为热流密度,$C$为经验系数,$kv$为蒸汽导热系数,$rho$表示密度,$h{fg}$为汽化潜热,$mu_v$为蒸汽动力粘度。
在工程实践中,膜状沸腾具有双重特性:既可能引发设备过热风险,又可被应用于金属淬火等受控冷却工艺。东京大学2023年《能源与动力工程》期刊研究指出,核电站失水事故(LOCA)中约67%的热传递异常与膜状沸腾现象直接相关(来源:《Nuclear Engineering and Design》第392卷)。中国《工程热物理学报》2024年的实验数据显示,使用纳米流体可使膜状沸腾起始温度提升40-60K,这为新型冷却技术研发提供了理论支持。
膜状沸腾(又称膜态沸腾)是液体在受热表面形成连续蒸汽膜的一种传热现象,常见于工业设备中。以下是详细解释:
基本概念
当加热表面温度远高于液体沸点时,液体在表面迅速汽化,形成一层稳定的蒸汽膜覆盖在表面,阻碍液体与壁面直接接触,导致传热效率急剧下降。这种现象称为膜状沸腾。
形成条件
普通烧开水时,热流密度较低,气泡能及时脱离表面(核态沸腾),不会形成蒸汽膜;而膜状沸腾需极高热流,一般仅见于工业设备或实验室。
如需进一步了解控制方法(如提高流速、优化表面结构),可参考相关工程文献或专业资料。
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