The dynamics of the expanding vapor bubble in a boiling liquid

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Abstract

The theory of a constant pressure vapor bubble growing in a liquid with both superheat and sub-cooling is presented. In the case where the initial temperature profile is purely radial, bubble radius-time curves and temperature profile near the bubble are calculated. For the case of the hemispherical bubble growing on a plane heater surface with initially plane parallel temperature distribution, it is shown that the problem may be reduced to that of radial temperature profile if the inverse thickness of the superheated layer measured along the radius vector is averaged over the surface of the bubble. It is further shown that in the latter case vaporization is always present at the foot of the bubble, but condensation may occur near the top where the bubble penetrates furthest into the subcooled liquid.

Abstract

La théorie expliquant la croissance d'une bulle de vapeur à pression constante dans un liquide en l'absence d'équilibre de température est présentée. Des courbes du diamétre de la bulle en fonction du temps de croissance ainsi que les isothermes dans la région adjacente à la bulle sont calculées pour le cas d'une distribution de température initiale purement radiale. Dans le cas d'une bulle hémisphérique se formant sur une surface chauffante plane, il est démontré que le probléme peut se réduire au cas précédent à condition de considérer que l'épaisseur de la couche surchauffée à la surface de la bulle est uniforme. Il est de plus demontré qu'il se produit toujours une vaporisation à la base d'une bulle hémisphérique, mais qu'elle peut s'accompagner d'une condensation vers son sommet.

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