
【化】 subcooled boiling
super-cooling
【化】 supercooling; undercooling
boil; bubble; seethe
【化】 boiling; bubbling
【醫】 boiling; ebullience; ebullition
過冷沸騰(Subcooled Boiling)是指液體主體溫度低于其當前壓力對應的飽和溫度(即處于過冷狀态)時,在受熱壁面附近發生的局部沸騰現象。其核心特征在于液體整體未達到飽和狀态,但壁面溫度已超過局部飽和溫度,導緻壁面處産生氣泡。該現象在工程熱物理與核能工程領域至關重要。
物理機制詳解:
工程應用場景:
漢英術語對照表: | 中文術語 | 英文術語| 定義描述 | |------------------|---------------------------|--------------------------------------------------------------------------| | 過冷沸騰 | Subcooled Boiling | 過冷液體中受熱壁面産生的局部沸騰現象| | 氣泡冷凝 | Bubble Condensation | 氣泡在過冷液體中因熱質傳遞導緻的潰滅過程| | 汽化核心 | Nucleation Site | 壁面表面促進氣泡生成的微觀凹坑或裂隙| | 熱通量 | Heat Flux | 單位時間内通過單位面積傳遞的熱量($q'' = frac{dQ}{dt cdot dA}$) | | 飽和溫度 | Saturation Temperature| 液體在給定壓力下發生相變的平衡溫度|
注:關鍵定義參考ASME《Boiling and Condensation》技術規範及《核工程與設計》期刊對兩相流機制的闡釋。
過冷沸騰是流體在特定條件下發生的一種特殊沸騰現象,其核心特征為液體主體溫度低于當前壓力對應的飽和溫度,但壁面溫度高于飽和溫度,導緻局部汽化。以下為詳細解釋:
定義與基本條件
過冷沸騰(又稱欠熱沸騰或表面沸騰)指液體整體溫度未達到飽和溫度時,因受熱表面溫度過高而産生的局部沸騰現象。例如,液氮輸送過程中,若管道壁面溫度高于液氮的飽和溫度,即使液體主體仍處于過冷狀态,也會在壁面形成氣泡。
物理機制
當壁面溫度足夠高時,熱量直接傳遞到液體,部分能量用于加熱液體,另一部分使液體汽化生成氣泡。這些氣泡脫離壁面後,可能在過冷液體中重新凝結消失。這一過程涉及氣液兩相流動,空泡份額的變化直接影響傳熱效率。
與飽和沸騰的區别
過冷沸騰中液體主體溫度低于飽和溫度,氣泡僅在壁面附近短暫存在;而飽和沸騰時液體整體溫度達到或超過飽和溫度,氣泡能持續生長并逸出液面。
應用領域
常見于低溫流體(如液氮、液氧)的輸送系統,以及核反應堆冷卻、航天器熱控等高科技領域。研究其特性對優化傳熱、防止設備損傷至關重要。
總結來看,過冷沸騰是工程熱力學中的關鍵現象,需結合液體溫度、壓力及傳熱條件綜合分析。如需進一步了解具體模型(如RPI模型)或實驗數據,可參考流體力學相關文獻。
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