Elsevier

International Journal of Heat and Mass Transfer

Volume 15, Issue 1, January 1972, Pages 115-118, IN3-IN4, 119-125
International Journal of Heat and Mass Transfer

Flow effects on bubble growth and collapse in surface boilingEffets de l'écoulement sur la croissance et la disparition des bulles dans l'ébullition en surfaceStrömungseinfluss auf blasenwachstum und blasenzusammenbruch beim oberflächensiedenBлинниe тeчeния нa pocт и paзpыв нyзыpвкoв пpи кипeпии нa пoвepxпocти

https://doi.org/10.1016/0017-9310(72)90170-6Get rights and content

Abstract

High speed photography was used to investigate the effect of fluid velocity on the growth and collapse of vapor bubbles in slightly subcooled distilled water in an open loop.

Profile pictures of vapor bubbles at a magnification of about 2× on the film were made at about 7000 frames per s, over a range of water velocities from 3 to 7.5 ft/s, and heat fluxes from 5.94 × 104 to 1.46 × 105 Btu/hft2, with subcooling of 3.5 F°. This corresponds to a Jakob number at (Tsat) of 5.5.

The photographic results showed the bubbles being ejected from the nucleation site and collapsing inin the subcooled main stream. This study showed an increase in fluid velocity resulted in a decreased bubble size and life span, whereas an increase in the heat flux resulted in an increased bubble size and life span. The fluid velocity did not show any effect on the frequency of formation of bubbles but, up to a limiting value, an increase in the heat flux resulted in an increase in the bubble frequency at a given site.

Résumé

La photographie ultra-rapide est utilisée pour étudier l'effet de la vitesse du fluide sur la croissance et la disparition des bulles de vapeur pour l'eau distillée et légérement sous-refroidie dans une boucle ouverte. Des images des bulles de vapeur ont été obtenues avec un grossissement d'environ 2× sur le film, à 7000 vues par seconde, pour une gamme de vitesse d'eau allant de 1 à 2,25 m/s, des flux thermiques compris entre 1,88.103 et 4,63.103 kW/m2 et avec un sous-refroidissement de 1,94°C. Ceci correspond à un nombre de Jacob (à Tsat) égal à 5,5.

Les résultats photographiques montrent les bulles sortant des sites de nucléation et s'évanouissant dans l'écoulement principal sous-refroidi. Cette étude montre qu'un accroissement de la vitesse du fluide s'accompagne d'une diminution de la taille et de la durée de vie des bulles. La vitesse du fluide ne semble pas avoir d'effet sur la fréquence de formation des bulles mais, jusqu'à une certaine limite, une augmentation du flux thermique provoque un accroissement de la fréquences des bulles à un site donné.

Zusammenfassung

Zur Untersuchung des Einflusses der Strömungsgeschwindigkeit auf Wachstum und Zusammenbruch von Dampfblasen in leicht unterkühltem destilliertem Wasser in einem offenen Kreislauf wurde die Hochgeschwindigkeitsphotographie verwendet.

Es wurden Profilaufnahmen von Dampfblasen gemacht mit zweifacher Vergrösserung bei 7000 Bildern/ sec. über einen Geschwindigkeitsbereich von 0,9 bis 2,3 m/s und Wärmestromdichten von 18,7 bis 46 W/cm2, mit 2 K Unterkühlung. Dies entspricht einer Jakobs-Zahl (bei Tsat) von 5,5.

Die photographischen Ergebnisse zeigten, dass die Blasen von den Keimstellen ausgeworlen werden und in dem unterkühlten Hauptstrom zusammenbrechen. Die Untersuchung ergab, dass ein Anstieg der Flüssigkeitsgeschwindigkeit eine Verkleinerung der Blasengrösse und der Lebensdauer zur Folge hat, während ein Anstieg der Wärmestromdichte Blasengrösse und Lebensdauer ansteigen liess. Die Flüssig-keitsgeschwindigkeit zeigte keinen Einfluss auf die Blasenfrequenz, aber bis zu einem bestimmeten Wert hatte ein Anstieg der Wärmestromdichte ein Anwachsen der Blasenfrequenz bei bestimmter Grosse zur Folge.

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