Wave processes on heat generating surfaces in pool boiling

• Published in: International journal of heat and mass transfer 1981, Vol.24 (1), p.47-55
• Main Authors: Zhukov, S.A., Barelko, V.V., Merzhanov, A.G.
• Format: Article
• Language: English
• Subjects: boiling; heat transfer; thermodynamics; velocity; wave propagation
• ISSN: 0017-9310; 1879-2189
• DOI: 10.1016/0017-9310(81)90092-2

The wave propagation of film or nucleate boiling over the surface of a heating element has been investigated theoretically and experimentally. In the linear approximation of the heat-transfer function, an analytical expression is obtained for the velocity of the wave and width of the front. An experimental verification has been carried out for water boiling from electrically heated thin metallic wires. In the case of subcooling, a region of neutral equilibrium is discovered in which steady co-existence of two regimes is possible. The results obtained allow the conclusion that there is a branch of unstable steady states on the curve between the regions of film and nucleate boiling. The instability of steady-state heat transfer at temperatures close to the temperature of boiling is studied as a function of the types of heat flux supply. A phenomenological model is suggested which accounts for the effects described. On étudie théoriquement et expérimentalement la propagation d'onde de l'ébullition en film ou nucléée à la surface d'un élément chauffé. Dans l'approximation linéaire de la fonction de transfert thermique, on obtient une expression analytique pour la vitesse de l'onde et pour la largeur du front. Une vérification expérimentale est faite pour l'eau bouillante sur des fils fins métalliques. Dans le cas du sous-refroidissement, on décele une région d'équilibre neutre dans laquelle est possible la coexistence de deux régimes. Les résultats obtenus conduisent à la conclusion qu'il y a un embranchement d'états permanents instables sur la courbe entre les régions d'ébullition en film et nucléée. L'instabilité du transfert thermique en régime stationnaire à des températures proches de la température d'ébullition est étudiée en fonction des types de flux thermiques apportés. Un modèle phénoménologique est suggéré pour rendre compte des effets constatés. Die wellenförmige Ausbreitung des Film-oder Blasensiedens an einer Heizfläche wird theoretisch und experimentell untersucht. Aus der linearen Näherung der Wärmeübergangsgleichung erhält man einen Ausdruck zur Bestimmung der Geschwindigkeit und der Breite der Ausbreitungsfront. Zur experimentellen Bestätigung wurde das Sieden von Wasser an elektrisch beheizten dünnen Drähten untersucht. Beim unterkühlten Sieden wurde ein Bereich indifferenten Gleichgewichts beobachtet, bei dem gleichzeitig zwei Zustände möglich sind. Die Ergebnisse lassen den Schluβ zu, daβ es zwischen dem Film- und Blasensieden einen Teilbe