Issue |
Mécanique & Industries
Volume 5, Number 5, Septembre-Octobre 2004
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Page(s) | 553 - 558 | |
DOI | https://doi.org/10.1051/meca:2004056 | |
Published online | 19 November 2004 |
Crise d'ébullition : inhibition du détachement de la bulle de vapeur par la force de recul
Boiling crisis as inhibition of bubble detachment by the vapor recoil force
1
ESEME, Service des Basses Températures, CEA Grenoble, France (Adresse postale: CEA-ESEME, PMMH-ESPCI, 10 rue Vauquelin,
75231 Paris Cedex 05, France)
2
CNRS-ESEME, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux,
87 Av. du Dr. Schweitzer, 33608 Pessac Cedex, France
Auteur de correspondance : vnikolayev@cea.fr
Reçu :
8
Octobre
2003
Accepté :
30
Janvier
2004
La crise d'ébullition est une transition entre deux régimes d'ébullition : ébullition nucléée (la bulle se forme sur la surface chauffante) et ébullition en film (la surface chauffante est couverte par un film continu de vapeur séparant la surface chauffante du liquide). Dans cette communication, nous présentons un modèle physique de la crise d'ébullition basé sur le concept de recul de vapeur. Nos simulations numériques de croissance thermiquement contrôlée montrent comment une bulle attachée à la surface chauffante commence soudainement à s'y étaler, formant le germe d'un film de vapeur. La force de recul de vapeur ne provoque pas seulement l'étalement de la bulle, elle crée également une force additionnelle d'adhérence qui empêche le départ de la bulle de la surface chauffante lors de sa croissance. Près du point critique liquide-vapeur, la croissance de la bulle est très lente. Si, de plus, des conditions de microgravité sont remplies, la bulle garde la forme convexe et il est possible d'observer expérimentalement une augmentation de l'angle apparent de contact ainsi que la croissance de la tache sèche. Ces observations confirment l'explication proposée.
Abstract
Boiling crisis is a transition between nucleate and film boiling. In this communication we present a physical model of the boiling crisis based on the vapor recoil effect. Our numerical simulations of the thermally controlled bubble growth at high heat fluxes show how the bubble begins to spread over the heater thus forming a germ for the vapor film. The vapor recoil force not only causes the vapor spreading, it also creates a strong adhesion to the heater that prevents the bubble departure, thus favoring the further bubble spreading. Near the liquid-gas critical point, the bubble growth is very slow and allows the kinetics of the bubble spreading to be observed. Since the surface tension is very small in this regime, only microgravity conditions can preserve a convex bubble shape. Under such conditions, we observed an increase of the apparent contact angle and spreading of the dry spot under the bubble, thus confirming our model of the boiling crisis.
Mots clés : Crise d'ébullition / flux critique / point critique / microgravité
Key words: Boiling crisis / CHF / critical point / microgravity
© AFM, EDP Sciences, 2004
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