沸腾危机(CHF)的研究一直是汽、液相变学术界传统的热门话题，并在不断取得进展。自从前苏联学者Kuatateladze最先从流体动力学现象的无量纲分析出发，得到池沸腾

1.首先．Zuber进一步进行完善．形成CHF的流体动力学模型。

该理论认为在接近沸腾临界状态时．汽化已经十分激烈，无法对孤立的气泡进行分析，临界现象的出现完全是一种流体动力学现象。当气液逆向的相对运动速度达到一定值时，气液界面使流动变得不稳定而出现沸腾危机。即在接近临界状态时，从加热面上发出一股股由连续蒸汽泡形成的蒸汽射流，在两股气流之间，液体逆向流向加热面以维持加热面上液体汽化的不断进行。当这种气液逆向的相对运动速度达到一定值时，气液分界面会出现很大的波动，使得流动变得不稳定。Zuber具体确定了C=兀/24=0．131，但也指明，关联已有的实验数据资料发现C并非常值。而可在0.12-0.16范围内变动。

2.随后，由于在实验中观察到在高热流时，大汽泡底层存在着一层宏观微层结构(Macrolayer)，在微层结构中间随机分布着许多的小汽柱，汽柱通过～微层(microlayer)与加热壁面相连，如图l所示。很多学者基于该结构提出了许多基于此学说的CHF宏观微层模型，其中有代表性的主要有Y．Haramura与Katto[I】和Lay与Dhir[2]等，他们认为失稳并不发生在Zuber所认为的由大汽泡形成的蒸汽射流上．而是由在宏观层中的活化核心上形成的小蒸汽柱的失稳所引起。当加热热量密度很大．以致于在液体重新供应宏观层之前，宏观层已经蒸发完全，这时将导致CHF的产生。并据此导得了更复杂的CHF表达式．

3.在此之后，Sdasivan与Unal等提出干斑模型，认为CHF的产生是由壁面现象控制，在高热流时壁面上局部地会产生干斑，干斑的扩展、蔓延而导致CHF的产生．干斑的形成是局部区域宏观微层蒸发的结果，宏观微层的厚度在加热壁面上随机分布，因而可认为是Haramura与Katto所认为的均匀宏观微层厚度模型的一种推广：即干斑的产生是众多气泡相互作用的结果，宏观微层厚度小的地方首先蒸发完全，形成于斑．

尽管对临界热负已荷做了大量的研究．并且在不断取得新的进展。各种实验现象与理论结果仍相差甚远，远没有达到使人满意的程度．报多学者往往当作误差处理．但Kenning等学者通过分析，认为误差不可艟产生如此大的影响并认为我们有可能忽略了其他的几个重要的参数．从CHF模型所取得的进展过程：即大气泡形成的蒸汽射流的流动相对失稳，到均匀徽层厚度的小汽柱的流动失稳，再到非均匀徽层厚度的小汽柱的流动失稳，中可以看出：CHF的研究正从远壁区逐渐向近壁区发展，近壁区因素的影响逐渐加大。分析近壁区的影响因素，有助于进一步加深对CHF的理解．

1.有关“流体湿润性能对干斑扩展引起 沸腾危机的影响”的研究：

流体物性和的湿润性能的影响作用．接触角越小，即流体湿润性能越好，其向微层内部渗透的能力越强，从而使干斑更难于扩展，需要更大热流密度才能达到沸腾危机．对给定的流体，与不同固体接触时，仅仅改变的是接触角口的大小．计算采用的基本数据分别引自下述参考文献，所得到的临界过热度已被列入表1作对比用并标示成图二，接触角对临界热流密度的影响则已标绘成图三所示。

2.据文献[4]所做研究工作知，热毛细作用、流体微观物理性质、湿润性能、滑移效率等因素对临界过热度都将产生影响。

（1）由于热毛细作用引起的表面张力的变化引起Marangoni流动极大地影响着f醢界过热度的大小。这是由于Marangoni流动加快了汽柱下部干斑的扩大，使失稳更容易发生，在较低的临界过热度出现沸腾危机．

（2）流体的微观物理性质对临界过热度的影响。Hamaker常数A正比于临界过热度．吸附层的平衡厚度h。明显地影响临界过热度。

（3）滑移效率越大，千斑越容易扩大，汽柱越容易失稳，也使临界过热度减小。

（4）斜率X的大小。表征流体的湿润程度。流体的湿润性越好。即斜率越小，干斑越不容易扩大，需要很大的临界过热度才能导致沸腾危机的产生．

其中，A 是Hamaker常数 ， h是吸附层厚度 ，X是液膜初始斜率

文献[4]编者说：“从汽拄下微层的稳定性分析出发独自得出了临界过热度的表达式，包含了热毛细作用，湿润性能，滑移效率，Hamaer常数等对临界过热度的影响。这些影响，可以统称为近壁区的影响因素。由于传统的CHF的分析往往局限于远壁区，即流体动力学的影响，这些近壁区因素，加上其复杂性或不确定性等原因，迄今仍很少引起人们的注意。但我们认为，对CbIF的研究中产生实验与理论之间的很大分歧，在一定程度上是由于这些近壁区因素被忽略所造成。若能在传统的研究中加上这些影响因素，将有可能更好地解释实验数据，加深对临界热负荷的理解。”2100433B

大容器饱和沸腾有四个阶段，自然对流区，核态沸腾区，过度沸腾区，膜态沸腾区。临界热流密度（critical heat flux，CHF）通常发生在核态沸腾区。

对于依靠控制热流密度来改变工况的加热设备（如电加热器）以及冷却水加热的核反应堆，一旦热流密度超过峰值，工况将从核态沸腾区跳到稳定膜态沸腾线，与壁面的过热度将猛升至近1000℃，可能导致设备的烧毁，所以必须严格监视并控制热流密度，确保在安全工作范围之内。也由于超过它可能导致设备烧毁，所以临界热流密度亦称烧毁点。在图中的烧毁点附近，有个比临界热流密度的热流密度略小，表现为热流密度上升缓慢的核态沸腾的转折，DNB（DeparturefromNucleateBoiling的缩写，意即偏离核态沸腾规律），可以用它作为监视接近临界热流密度的警戒。对于蒸发冷凝器等壁温可控的设备，这种监视是重要的。因为一旦热流密度超过转折点之值，就可能导致膜态沸腾，在相同的壁温下使传热量大大减少。参见图1所示

池内沸腾根据过热度（加热壁面温度

影响沸腾传热过程的因素很多，包括液体和蒸气的性质、加热面的表面物理性质和粗糙程度，尤其重要的是液体对表面的润湿性以及操作压力和温度差。在泡核沸腾范围内，温度差越大，传热分系数也越大。加热壁面粗糙和能被液体润湿时，也能使传热分系数增大。据此，将细小金属颗粒沉积于金属板或管上，制成金属多孔表面，可使沸腾传热分系数提高十几倍至几十倍。2100433B

沸腾

液体沸腾的温度叫沸点。不同液体的沸点不同。即使同一液体，它的沸点也要随外界的气压而变。

在一定的外界压强下，沸腾只能在某一特定温度（沸点）并持续加热下进行。液体在沸腾时，温度保持不变。这时的饱和汽压跟外部压强相等。液体所受外部压强增大时，它的沸点升高；反之沸点降低。不同液体在相同的压强下沸点不同。

蒸发和沸腾的区别和联系

蒸发和沸腾的联系：

它们都是液体汽化的方式，即都属于汽化现象，液体在蒸发和沸腾的过程中，都需要吸收热量。

蒸发的沸腾的区别：

（1）蒸发是液体在任何温度下都能发生的汽化现象，而沸腾是液体在一定温度（沸点）下才能发生的汽化现象；

（2）蒸发是只在液体表面发生的缓慢的汽化现象，而沸腾是在液体表面和内部同时发生的剧烈的汽化现象。

（3）蒸发时液体温度会下降，而沸腾中液体温度保持不变（在液体表面上压强不改变的前提下）。

（4）影响蒸发的因素是：液体的温度，液体表面上的气流快慢，液体的表面积；影响沸点的因素是：液体表面上的气压，液体的纯净程度。

注：圆烧瓶里的水沸腾后停止加热，沸腾停止，在烧瓶表面倒些冷水，使瓶内气压降低，水重新沸腾起来2100433B