
【化】 boiling heat transfer coefficient
boil; bubble; seethe
【化】 boiling; bubbling
【醫】 boiling; ebullience; ebullition
【化】 coefficient of heat transfer; heat transfer coefficient
heat transmission coefficient
沸騰傳熱系數(Boiling Heat Transfer Coefficient)是熱力學和工程傳熱學中的重要概念,用于量化沸騰過程中熱量傳遞的效率。其定義為:在沸騰狀态下,單位時間内、單位溫差下通過單位面積傳遞的熱量。該系數反映了工質(如液體)在相變過程中吸收熱量的能力,是設計高效換熱設備(如鍋爐、核反應堆冷卻系統、蒸發器)的關鍵參數。
沸騰傳熱系數 ( h ) 的計算公式為: $$ q = h cdot A cdot Delta T $$ 其中:
該系數綜合表征了氣泡動力學(成核、生長、脫離)對傳熱的強化作用。其值遠高于單相流(如對流),可達 ( 10 sim 10 , text{W/(m} cdot text{K)} ) 量級,具體取決于沸騰類型(池沸騰/流動沸騰)和工況。
工質性質
表面張力、汽化潛熱、導熱系數等直接影響氣泡行為。例如,水的沸騰系數(( 5,000 sim 100,000 , text{W/(m} cdot text{K)} ))高于有機工質(如乙醇約 ( 2,000 sim 20,000 , text{W/(m} cdot text{K)} ))。
表面特性
粗糙度、微結構或親/疏水塗層可顯著提升成核點密度。經納米結構處理的表面可使系數提高 2–3 倍。
熱流密度與過熱度
在核态沸騰區(Nucleate Boiling),系數隨 ( Delta T ) 增大而升高;進入臨界熱流密度(CHF)後則急劇下降。
沸騰傳熱系數是以下領域的設計核心:
術語對照:
- 中文:沸騰傳熱系數
- 英文:Boiling Heat Transfer Coefficient
- 同義表述:沸騰換熱系數、沸騰熱傳導系數
在流動沸騰(Flow Boiling)中,系數還受流速、流型(泡狀流/環狀流)影響。國際傳熱學界常用Chen 公式(1966)等半經驗模型預測系數值,該模型結合了對流與核态沸騰的貢獻。
參考文獻
因未搜索到可驗證的實時網頁鍊接,本文内容綜合以下權威來源:
沸騰傳熱系數是描述液體在沸騰狀态下與固體表面之間傳熱效率的關鍵參數。以下是綜合多個權威來源的解釋:
基本定義
沸騰傳熱系數表示單位時間内,單位面積固體表面與沸騰液體之間在溫差為1K(或1℃)時傳遞的熱量,單位為W/(m²·K)。其核心公式為:
$$
Q = h cdot A cdot Delta T
$$
其中,( h )為沸騰傳熱系數,( A )為傳熱面積,( Delta T )為溫差。
物理意義
該系數反映了沸騰過程中相變(液體汽化)對傳熱的強化作用。由于沸騰時液體内部産生氣泡并劇烈擾動,其傳熱效率遠高于普通對流傳熱(例如自然對流的水傳熱系數僅為0.5~0.7 W/(m²·K),而沸騰傳熱系數可達數千甚至上萬)。
影響因素
應用場景
常見于核反應堆冷卻、鍋爐設計、電子器件散熱等領域,需通過實驗或經驗公式(如Rohsenow公式)确定具體工況下的系數值。
如需更詳細的計算方法或典型流體數據,可參考熱力學教材或工程手冊。
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