Qu'est-ce que la crise bouillante ?
Lors de l'ébullition, le transfert de chaleur d'une surface chauffée vers un liquide provoque la formation de bulles de vapeur à la surface. À mesure que le flux de chaleur augmente, les bulles grandissent et fusionnent, couvrant une plus grande partie de la surface. À un certain moment, l’apport de liquide à la surface devient insuffisant, entraînant la formation d’une zone sèche. Cette zone sèche crée une barrière entre la surface chauffée et le liquide, ce qui réduit considérablement l'efficacité du transfert de chaleur et peut provoquer une surchauffe et des dommages à la surface.
La crise d'ébullition se caractérise par une forte augmentation de la température de surface alors que le flux thermique reste constant voire diminue. Ce phénomène s'accompagne souvent d'une génération rapide de vapeur, de fluctuations de pression et d'une augmentation du bruit et des vibrations.
Mécanismes de la crise bouillante
Il existe plusieurs mécanismes qui peuvent conduire à une crise bouillonnante, selon les conditions spécifiques du système :
1. Crise d'ébullition nucléaire :Cela se produit lorsque la température de surface est suffisamment élevée pour permettre la formation rapide de bulles, ce qui fait que la vapeur bloque l'écoulement du liquide et crée des points secs.
2. Crise bouillante du cinéma :Cela se produit lorsqu'un film de vapeur stable se forme sur la surface chauffée, empêchant le liquide de réhumidifier la surface et entraînant une grave dégradation du transfert de chaleur.
3. Crise d'ébullition induite par le régime d'écoulement :Cela se produit en raison de changements dans les schémas d’écoulement des fluides, provoquant des régions de manque de liquide et de dessèchement.
Éviter la crise bouillante
Pour éviter la crise d'ébullition, il est essentiel de maintenir un apport suffisant en liquide et un mouillage de la surface chauffée. Cet objectif peut être atteint grâce à diverses mesures :
1. Conception appropriée du système :Concevoir des systèmes avec une surface de transfert de chaleur suffisante, des débits appropriés et des chemins d'écoulement optimaux permet d'éviter l'accumulation de vapeur et réduit le risque de dessèchement.
2. Traitement de surface :La modification des caractéristiques de la surface pour améliorer la mouillabilité, par exemple en utilisant des surfaces rugueuses ou des revêtements favorisant la propagation du liquide, peut améliorer le transfert de chaleur d'ébullition et réduire le risque de crise d'ébullition.
3. Contrôle de flux :Assurer une distribution uniforme du flux de liquide, éviter la stagnation du flux et optimiser la vitesse des fluides peut aider à maintenir un film liquide stable sur la surface chauffée.
4. Contrôle de la pression :Faire fonctionner le système à une pression plus élevée augmente le point d'ébullition du liquide, le rendant moins susceptible à l'ébullition.
5. Contrôle de la température :Limiter la température de surface pour éviter une génération excessive de vapeur et un dessèchement est crucial pour prévenir la crise d'ébullition.
En comprenant les mécanismes de la crise d'ébullition et en mettant en œuvre des stratégies efficaces pour l'éviter, les ingénieurs peuvent garantir le fonctionnement fiable et efficace des systèmes impliquant des processus d'ébullition et d'évaporation.
