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沸腾危机沸腾危机发展过程

2022/07/16153 作者:佚名
导读: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 ,亦即CHF的表达式 其中 为特征热流密度,即 ,提出CHF的流体动力学理论以来,其发展大概经历了三个阶段。 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

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

,亦即CHF的表达式
其中
为特征热流密度,即
,提出CHF的流体动力学理论以来,其发展大概经历了三个阶段。

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.

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