Boiling from small cylinders

Heat transfer is observed as a function of temperature on small horizontal wires in water and four organic liquids. When the wire radius is sufficiently small, the hydrodynamic transitions in the boiling curve disappear and the curve becomes monotonie. Three modes of heat removal are identified for the monotonie curve and described analytically: a natural convection mode, a mixed film boiling and natural convection mode, and a pure film boiling mode. Nucleate boiling does not occur on the small wires.The study was motivated by an interest in predicting the behavior of large heaters at low gravity. The application of the present results to such circumstances is therefore discussed. It is proposed that the peak and minimum heat fluxes will vanish at low gravity as well as on small wires.

RésuméOn analyse en fonction de la température le transfert thermique sur des petits fils horizontaux immergés dans l'eau et dans quatre liquides organiques. Quand le rayon du fil est suffisamment petit, les transitions hydrodynamiques dans la courbe d'ébullition disparaissent et la courbe devient monotone. Trois modes d'évacuation de chaleur sont identifiés à partir de la courbe monotone et sont analytiquement décrits: un mode de convection naturelle, un mode mixte d'ebullition en film et de convection naturelle et un mode pur d'ébullition en film. L'ébullition nucléée ne se produit pas sur les petits fils.Le but de cette étude est la prévision du comportement de grands chauffoirs pour une faible gravitation. L'application des résultats présents à de telles circonstances est discutée. On propose que les flux thermiques maximum et minimum s'évanouissent aussi à faible gravitation comme pour des fils minces.

ZusammenfassungAn dünnen horizontalen Drähten in Wasser und vier organischen Flüssigkeiten wird der Wärmeübergang als Funktion der Temperatur untersucht.Wenn der Drahtdurchmesser genügend klein ist, verschwinden die hydrodynamischen Übergänge in der Siedekurve und die Kurve wird monoton. Drei Arten des Wärmetransportes wurden für die monotone Kurve gefunden und analytisch beschrieben: eine Art der freien Konvektion, eine gemischte Art von Filmsieden und freier Konvektion und eine Art reinen Filmsiedens. Blasensieden tritt an dünnen Drähten nicht auf.Die Arbeit wurde angeregt durch das Interesse am Verhalten grosser Heizflächen bei geringer Schwerkraft. Die Anwendung der vorliegenden Ergebnisse unter solchen Bedingungen wird daher diskutiert. Es wird vorausgesetzt, dass die maximalen und minimalen Wärmestromdichten sowohl bei geringer Schwerkraft, als auch an dünnen Drähten verschwinden.