
【化】 boiling heat transfer coefficient
boil; bubble; seethe
【化】 boiling; bubbling
【医】 boiling; ebullience; ebullition
【化】 coefficient of heat transfer; heat transfer coefficient
heat transmission coefficient
沸腾传热系数(Boiling Heat Transfer Coefficient)是热力学和工程传热学中的重要概念,用于量化沸腾过程中热量传递的效率。其定义为:在沸腾状态下,单位时间内、单位温差下通过单位面积传递的热量。该系数反映了工质(如液体)在相变过程中吸收热量的能力,是设计高效换热设备(如锅炉、核反应堆冷却系统、蒸发器)的关键参数。
沸腾传热系数 ( h ) 的计算公式为: $$ q = h cdot A cdot Delta T $$ 其中:
该系数综合表征了气泡动力学(成核、生长、脱离)对传热的强化作用。其值远高于单相流(如对流),可达 ( 10 sim 10 , text{W/(m} cdot text{K)} ) 量级,具体取决于沸腾类型(池沸腾/流动沸腾)和工况。
工质性质
表面张力、汽化潜热、导热系数等直接影响气泡行为。例如,水的沸腾系数(( 5,000 sim 100,000 , text{W/(m} cdot text{K)} ))高于有机工质(如乙醇约 ( 2,000 sim 20,000 , text{W/(m} cdot text{K)} ))。
表面特性
粗糙度、微结构或亲/疏水涂层可显著提升成核点密度。经纳米结构处理的表面可使系数提高 2–3 倍。
热流密度与过热度
在核态沸腾区(Nucleate Boiling),系数随 ( Delta T ) 增大而升高;进入临界热流密度(CHF)后则急剧下降。
沸腾传热系数是以下领域的设计核心:
术语对照:
- 中文:沸腾传热系数
- 英文:Boiling Heat Transfer Coefficient
- 同义表述:沸腾换热系数、沸腾热传导系数
在流动沸腾(Flow Boiling)中,系数还受流速、流型(泡状流/环状流)影响。国际传热学界常用Chen 公式(1966)等半经验模型预测系数值,该模型结合了对流与核态沸腾的贡献。
参考文献
因未搜索到可验证的实时网页链接,本文内容综合以下权威来源:
沸腾传热系数是描述液体在沸腾状态下与固体表面之间传热效率的关键参数。以下是综合多个权威来源的解释:
基本定义
沸腾传热系数表示单位时间内,单位面积固体表面与沸腾液体之间在温差为1K(或1℃)时传递的热量,单位为W/(m²·K)。其核心公式为:
$$
Q = h cdot A cdot Delta T
$$
其中,( h )为沸腾传热系数,( A )为传热面积,( Delta T )为温差。
物理意义
该系数反映了沸腾过程中相变(液体汽化)对传热的强化作用。由于沸腾时液体内部产生气泡并剧烈扰动,其传热效率远高于普通对流传热(例如自然对流的水传热系数仅为0.5~0.7 W/(m²·K),而沸腾传热系数可达数千甚至上万)。
影响因素
应用场景
常见于核反应堆冷却、锅炉设计、电子器件散热等领域,需通过实验或经验公式(如Rohsenow公式)确定具体工况下的系数值。
如需更详细的计算方法或典型流体数据,可参考热力学教材或工程手册。
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