大容器沸腾又称池沸腾,是沸腾传热的一种(另一种是管内沸腾)图1是大容器沸腾各阶段特征,图2是饱和水在水平加热面上沸腾的q~Δt曲线
图1 大容器沸腾各阶段特征
图2饱和水在水平加热面上沸腾的q~Δt曲
水沸腾时,沸点为98摄氏度。水在沸腾过程中吸热,但温度保持不变。
沸腾是指液体受热超过其饱和温度时,在液体内部和表面同时发生剧烈汽化的现象。不同液体的沸点不同。即使同一液体,沸点也要随外界的大气压强的改变而改变:大气压强越高,液体沸点越高,反之就越低。
一个标准大气压下水的沸点为100摄氏度,这是最为常见的。在一定的外界压强下,沸腾只能在某一特定温度并持续加热下进行。液体在沸腾时,温度保持不变,仍然吸热。
沸腾的条件:1、达到沸点;2、能继续从外界吸热。
沸腾钢是脱氧不完全的碳素钢。
其特点是:1。沸腾钢注锭后,冷却速度快,溶于钢液中的气体不能全部逸出,而且容易形成气泡包在钢锭中;2。“沸腾”使硫、磷杂质分布不均匀,出现其局部富集的“偏析”现象;3。钢的“偏析”及分布不均匀的气泡,不但使钢材的质量不均匀,而且常常使轧制钢材产生分层,降低钢材、特别是厚钢板的抗层状撕裂(即钢板在厚度方向上受拉而分层破坏)的能力。 4。沸腾钢生产工艺简单;5。价格便宜;6。质量能满足一般承重钢结构的要求,因此其应用范围比较广泛。
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沸腾是一种液体被加热到沸点后快速蒸发的现象,而沸点则是液体蒸气压等于周围大气对液体施加的压力时的温度。沸腾主要有两种类型:成核沸腾和临界热流沸腾。成核沸腾时,小气泡离散地形成。临界热流沸腾时,液体表面被加热到某一临界温度以上,表面会形成一层蒸汽膜。过渡沸腾是一种介于两种沸腾状态下的不稳定的中间态。水的沸点是100摄氏度或212华氏度,但随着海拔升高时,大气压力的降低会造成沸点的降低。
把水煮沸是一种杀死水中微生物的方法,然后水就可以被饮用。不同微生物对热量的敏感性各不相同,一般来说,把水煮到70℃(158℉)并保持十分钟,许多微生物就会死亡,但有些微生物更耐热,所以需要在沸点温度下保持一分钟。
沸腾也可以用于烹饪,可以用来煮蔬菜、淀粉类食物 (如米饭、面条)、土豆、鸡蛋、肉、酱、原汁和汤,是一种简单且适合大规模烹饪的方法。坚韧的肉或家禽也可以被长时间缓慢的烹饪,并产生营养丰富的原汁,但这个过程会造成水溶性维生素和矿物质的流失。商业制备的食品有时用聚乙烯小袋包装起来,作为“袋中可煮”的产品出售。
类型
成核
厨房炉灶燃烧器上的水成核沸腾
成核沸腾的特征是受热表面上气泡离散地出现并且上升,此时表面温度仅略高于液体。通常,成核点的数量随着表面温度的升高而增加。
沸腾容器的不规则表面(即增加了粗糙度的表面)及一些流体添加剂(表面活性剂或纳米颗粒)[1][2]可以产生额外的成核点,[3] 而异常光滑的表面(例如塑料)则会使液体过热。在这种条件下,加热的液体可能会显示沸腾延迟,温度可能会稍微高于沸点而不沸腾。
临界热流
临界热流(CHF)描述了一种加热过程中出现的极限状态。在加热过程中发生相变时(例如在加热水的金属表面上形成气泡),会导致热导率突然降低,从而导致加热表面局部过热。当沸腾表面继续被加热到临界温度以上时,连续的气泡会在加热表面形成一层蒸汽膜。由于这种蒸汽膜散热效率慢,导致温度上升得非常快并且很快进入过渡沸腾状态。临界热流点取决于沸腾流体的特性和加热的表面。[2]
过渡
过渡沸腾可以定义为不稳定沸腾,它的温度介于成核沸腾的最高温度和薄膜沸腾的最低温度之间。
受热液体中气泡的形成是一个复杂的物理过程,通常涉及气穴现象和声学效应。例如人们在热水壶中听到的嘶嘶声时,表示该水壶尚未加热到气泡沸腾到表面的程度。
膜
如果加热液体的表面比液体要热得多,会形成水蒸汽膜,那么就会发生薄膜沸腾。在这种情况下,低热导率的水蒸汽膜会将热表面与液体绝缘。
沸腾前(沸腾前气泡大且气泡上升时变小)由于水中溶有空气,在加热时,瓶底和瓶壁上会出现小气泡,气泡壁周围的水蒸发,水蒸气进入气泡。继续加热,气泡便很快膨胀,在浮力的作用下,气泡脱离瓶底或瓶壁而上升,同时在他的下方有形成新的气泡。气泡上升到上层比较冷的区域时,由于泡内的饱和气压小于外部压强,水蒸气有凝结成液体,气泡逐渐变小甚至消失,或者最后只剩下空气和和很少的水蒸气跑出液面。
沸腾时(沸腾时气泡小且气泡上升时变大,到液面时会破裂开,释放出大量热)随着温度的升高,气泡内饱和气压增大到等于外部压强时,气泡不再变小,而这时气泡周围的水迅速向气泡内蒸发气泡将迅速增大,从液面冒出,放出大量的水蒸气,这就是沸腾现象。
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