PDF《池沸腾传热的数学分析 ！》

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, (!) 其中系数 &

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与幂指数 G % 是经验常数, !5 的 单位是 H6?IH.>

4# , ! 是接触角, #>

是活化穴直径, 单 位是! 4* 使用国际单位制, 根据统计理论由 (!) 式 可以得到半径在 >

与 >

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之间的活化穴数 第&

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物理学报1LM1 NOPQRL1 QRSRL1 T97*&

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* 量, 有! !# ( $, %#()

0 12!34 (1 ! $56 !) !. $ $, (3) 其中 $, %&

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与 $, %#( 分别是最小与最大活化穴半径, 因为 $

7 2, 所以 ! !#

7 2,

869 [+] 为了描述活化穴的尺寸大小, 提出模型把 活化穴的尺寸大小表示为壁面温度或热流密度的函 数, 认为在核化点上气泡核被热的液体包围着, 仅当 气泡核周围的液体足够热时气泡核开始生长成为一 个气泡, 这里,

869 [+] 模型描述了活化穴的最小半径 ( $, %&

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) 与最大半径 ( $, %#() , 有 $, %&

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! (1 !#6 : #;

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3 !(* $#<

) : ( #;

] ) , ( 是由气泡引起的热流密度, D&

E&

$ 等[1] 假设气泡脱 离时的影响区域的面积是 +3 >

, 并且邻域气泡不重 叠, *>

表示为 *>

)

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B &

B '

CB ,+3 式中 , 与+>

分别是是气泡的脱离频率与脱离直径, !$;

是液体的壁面过热度 ($;

! $6) , 一些研究者 [12―13] 运用单个气泡的脱离直径关 系来计算核沸腾热流密度与临界热流, 8# 等[1 , 从 $, %&

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到 $, %#(, 通过修改 (.) 式得到 *>

的 一个数学模型 *>

) # *>

) # $, %#( $, %&

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3 &

B &

B '

CB!$;

+3 >

, (! !#) , (-) 最近 IH9'

? [/] 等运用 (1) 式来计算池沸腾热流密度, 这里我们也将运用 (1) 式的变化形式 (3) 式来计算池 沸腾热流密度, 由(3) 式给出, 如果气泡的 脱离频率 , 和脱离直径 +>

都是活化穴半径 $ 的函 数, 则我们可以对 (-) 式进行积分, 下面我们来推导 气泡的脱离频率和脱离直径与活化穴半径的函数 关系, J#'

KL MKB [1+] 讨论了通常情况下气泡的脱离 标准, 取得单个气泡的脱离体积 ->

的表达式为 ->

) +<

$ :./, (4#) 其中 ./ 是N5FJ56 数, D5L&

[1.] 等在人造核化点上进 行了一项实验来调查气泡的生长与脱离, 该实验发 现用力的平衡来分析气泡不能精确预测气泡的脱离 尺寸与生长时间, 同时发现了气泡的脱离直径与活 化穴半径有函数关系, 该实验中 D5L&

[1.] 等取得了 *

3 /

3 物理学报/- 卷! 的如下表达式: ! ! # ( ! #!$) $% &

'

( ()*) 把()*) 式代入 ()+) 式, 我们可以得到单个气泡 的脱离体积 %* %* ! ! $&

'

# ( ! #!$) ( (,-) 从(,-) 式可以看出, 单个气泡的脱离体积 %* 正比于 活化穴直径 $&

与流体的物理特性((,-) 式表示较 大的活化穴直径 $&

就有较大的单个气泡的脱离体 积%* , 这是符合实际物理现象的( 根据上面文献 [,-―,.] 所述, 可以认为活化穴处的每个气泡有均 匀的热负荷, 可以运用单个气泡的脱离直径关系来 表示池沸腾换热, 所以单个气泡的脱离体积 %* 也 可以表示为 %* ! !$% (,-) 和(,,