沸騰傳熱中的膜態沸騰是什麼原理？生活中用開水壺燒開水能達到膜態沸騰的狀態嗎？

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本科大三生，初學傳熱學，對沸騰傳熱理解甚淺，企盼知友答疑解惑。

沸騰就是有液體受熱相變變成氣體(氣泡)散熱的過程。那麼要形成氣泡，首先需要一個核化點(nucleation site)。一種是由液體內部某個點直接開始核化生成一個氣泡核(homogeneous nucleation)，這個是比較少見的情況且需要極高的溫度。而我們一般所討論的都是在某個接觸的受熱面上面開始產生氣泡核(heterogeneous Nucleation)。這種氣泡核的產生只需要比沸點稍微高一些溫度。造成這個的原因是受熱表面並不是完美光滑的，上面有很多微小的空穴裡面藏有氣體。這些trapped air 帶來了最初的氣泡核。

那麼在表面溫度較低的時候，只有少量的空穴可以產生氣泡而且氣泡產生的速度較慢，也就是我們時常能觀察到的一粒粒氣泡斷斷續續地從某個固定的地方生成，變大並最終離開表面。那麼隨著溫度的升高，一方面氣泡產生的速率加快，氣泡逃逸的速度小於生成的速度，在改位置就會形成一串氣泡柱。另一方面。可生成氣泡的地方變多，臨近的生成點產生的氣泡柱會在離表面很近的地方融合。這樣，當表面散發的熱流到達一個臨界值(critical heat flux)之後，大量的氣泡柱在離表面非常近的地方匯聚融合，從而形成了一個非常薄的蒸汽膜(vapor film)。

由於密度較小的蒸汽現在聚集到了密度更大的液體下方，這個液氣交界面極為不穩定，較小的干擾就會產生很大的波動。所以，在每隔一定固定距離(dominant wavelength for circular jet)的點上，這個交界面會短暫的破碎生成一個氣泡(這部分詳細理論推導請搜索Kevin-Helmholtz instability)

所以，總而言之就是，在膜沸騰中，受熱表面有一層極細的蒸汽膜，氣泡從這個蒸汽膜上面的固定位置交錯生成。下面這個圖更好地展現了從核沸騰演變到膜沸騰的過程

雖然沒有驗證過。不過個人感覺日常燒水應該是會進入膜沸騰的(尤其是當你用大功率光滑板燒水的時候)