莱登弗洛斯特效果

跳转到导航跳跃以搜索leidenfrost效果是一种物理现象，其中液体，靠近液体的表面明显热的表面，产生绝缘蒸汽层，其保持液体迅速沸腾。因为这个＆＃39;排斥力＆＃39;，液滴悬停在表面上，而不是与热表面进行物理接触。

当烹饪时，这是最常见的，当少量水洒在热锅中时。如果平底锅＆＃39; S温度在leidenfrost点上方，这是水的大约193°C（379°F），水洗油机穿过锅，蒸发时间比水滴的速度蒸发被洒在凉爽的锅中。

该效果以德国博士约翰·戈特夫·莱森弗洛斯特（Johann Gootlob Leidenfrost）命名，他在1751年在普通水的某些品质中描述了它。

当它加热时，效果可以被视为水滴在不同时间洒在平底锅上。最初，随着PAN的温度在100°C（212°F）以下，水达到并慢慢蒸发，或者如果锅的温度远低于100°C（212°F），则水停留液体。随着盘的温度超过100°C（212°F），当触摸盘时，水滴嘶嘶声，这些液滴快速蒸发。后来，随着温度超过莱登弗洛斯特点，莱顿弗罗斯特效应发挥作用。在与平底锅接触时，水滴束成小球和散发器周围的小球，持续时间比锅的温度较低。这种效果有效，直到更高的温度导致任何进一步的水滴蒸发，以造成这种效果。

这是因为在Leidenfrost点的温度下，水滴的底部立即蒸发与热锅接触。所得到的气体悬浮在其上方的其余水滴，防止液态水和热锅之间的任何进一步的接触。由于蒸汽具有比金属盘更差的导热系数，因此平底锅和液滴之间的进一步传热被急剧下降。这也导致掉落能够在其上围绕锅上滑动。

Leidenfrost效应开始发生的温度并不容易预测。即使液滴的体积保持不变，leidenfrost点也可能是完全不同的，并且对表面的性质以及液体中的任何杂质的复杂性依赖性。有些研究已经进入了系统的理论模型，但它非常复杂。 [1]

该效果还由杰克多里亚蒸汽锅炉设计师爵士，威廉Fairbairn，参考其对大规模减少从热铁表面到水的热量，例如锅炉内的效果。在一对锅炉设计的讲座中，他引用了Pierre Hippolyte Butigny（1798-1884）的工作和King＆＃39的教授伦敦，伦敦学习这一点。在168℃（334°F）在168℃（334°F）下几乎立即蒸发的水滴在202℃（396°F）下持续152秒。锅炉火箱中的较低温度可能会蒸发水更快;比较MPEMBA效果。另一种方法是将温度提高超出莱顿弗罗斯特的温度。 Fairbairn也考虑了这一点，可能一直在考虑闪蒸蒸汽锅炉，而是考虑了随时不可逾越的技术方面。

leidenfrost点也可能被认为是悬停液滴持续最长的温度。 [3]

已经证明，可以通过利用超疏水表面稳定水晶漂蒸气层。在这种情况下，一旦建立了蒸汽层，冷却切勿坍塌层，并且不会发生成核沸腾;该层恰好缓慢地放松直至表面冷却。 [4]

Leidenfrost效果已被用于开发高灵敏度环境质谱。在LeidenFrost条件的影响下，悬浮液滴不会释放分子，分子富含液滴内。在液滴的最后一刻蒸发所有富集的分子在短时域中释放，从而提高灵敏度。 [5]

基于莱登福克效应的热力发动机已被原型。它具有极低摩擦的优势。 [6]

Leidenfrost点表示稳定薄膜沸腾的发作。它表示沸腾曲线上的点，其中热通量最小，表面完全被蒸汽橡皮布覆盖。通过通过蒸汽导通和辐射，从表面到液体的热传递。在1756年，LeidenFrost观察到蒸汽膜支撑的水滴在热表面上移动时慢慢蒸发。随着表面温度的增加，通过蒸汽膜的辐射变得更显着，并且随着过度的温度增加，热通量增加。

大水平板的最小热量通量可以源自Zuber＆＃39; s等式，[3]

q a min = chfgρv[σg（ρl-ρv）（ρlρv）2] 1÷4 {\ displaystyle {{\ frac {q} {a}} _ {min}} = c {{h} _ {fg} {{\ rho} _ {v} {{\ left [{\ frac {\ sigma g \ left（{{\ rho} _ {l}} - {{\ rho } {{{\ left（{{\ rho} _ {l}} + {{\ rho} _ {v}}} ^ {2}}} ^ {2}}} ^ {} ^ {1} \！\！\ \ dialup \！\！{} _ {4} \;}}}

在饱和温度下评估性质的情况下。 Zuber＆＃39; S常数C {\ DisplayStyle C}，适用于适度压力的大多数流体约0.09。

h = c [kv3ρvg（ρl-ρv）（hfg + 0.4 cpv（t s-t sat））dμv（t s-t sat）] 1÷4 {\ displaystyle h = c { {\ left [{\ frac {k_ {v} ^ {3} {{\ rho} _ {v} g \ left（{{\ rho} _ {l}} - {{\ rho} _ {v} } \右）\ left（{{h} _ {fg}}左（{{t} _ {s}} - {{t} _ {sat}} \右）\右）} {{{d} _ {o}} {{\ mu} _ {v}}左（{{t} _ {s}} - {t} _ {sat}} \ ）}} \ \ roting]} ^ {} ^ {1} \！\ \ \ \ \ dialup \！\！{} _ {4} \;}}}

其中，d o {\ displaystyle {{d} _ {o}}是管的外径。对于水平滚筒和垂直板，相关恒定C为0.62，为球体为0.67。在薄膜温度下评估蒸汽性能。

对于水平表面上沸腾的稳定薄膜，Berenson已经改进了溴利＆＃39; s等式，[7]

H = 0.425 [KVF3ρVFG（ρl-ρv）（hfg + 0.4 cpv（t s-t sat））μvf（t s-t sat）σ/ g（ρl-ρv）] 1╱ 4 {\ displaystyle h = 0.425 {{\ left [{\ frac {k_ {vf} ^ {3} {{\ rho} {vf} g \ left（{{\ rho} _ {l}} - { {\ rho} _ {v}} \ left（{h} _ {fg}}左（{{t} _ {s}} - {{{{{{t}}}） - {{ \ {SAT}} \右）\ lex）} {{{t} _ {vf}} \ left（{{t} _ {s}} - {{t} _ {sat}} \右） {\ sqrt {\ sigma / g \ left（{{\ rho} _ {l}} - {{\ rho} _ {v}}}}}}}}}}}}}}}}}}} \ revally]}}}}}} \ levent]}}}} \ revally]}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}。 } \！\！\ \ Diagup \！\！{} _ {4} \;}}}

h [μV2gρv（ρl-ρv）kv 3] 1÷3 = 0.0020 [4mπd vμv] 0.6 {\ displaystyle h {{\ left [{\ frac {\ mu _ { v} ^ {2}} {g {{\ rho} _ {v}}左（{{\ rho} _ {l}} - {\ rho} _ {v}} \ oled）k_ {v} ^ {3}}} \右]}} ^ {{} ^ {1} \！\ \ \ \ \ \ in dialup \！\！{} _ {3} \;}}}} = 0.0020 {{\ left [{\ frac {4m } {\ PI {{d} _ {v}} {{\亩} _ {v}}}} \右]} ^ {0.6}}}

其中，M是管的上端的L B m / h r {\ {\ {{b} / hr} / hr}中的质量流量

在高于最低热通量的过度温度下，辐射的贡献可观，并且在高过量温度下变得显着。因此，总传热系数可以是两者的组合。 Bromley建议了以下方程，从水平管的外表面上煮沸沸腾。

H 4╱3 = HCONV 4 + 3 + HRADH 1╱3{\ DISPLAYSTYLE {{H} ^ {{} ^ {4} \！\ \ \ DIAPUP \！\！{} _ {3} \;}} = {{h} _ {conv}} ^ {} ^ {4} \！\！\ \ dialup \！\！{} _ {3} \;} + {{h} _ {rad}} {{h} ^ {{} ^ {1} \！\！\ \ dialup \！\！{} _ {3} \;}}}

H = H C O N V + 3 4 H R A D {\ DisplayStyle H = {{H} _ {CONC}} + {\ FRAC {3} {4}} {{H} _ {RAD}}}

hrad =εσ（t s 4 - t sat 4）（t s - t sat）{\ displaystyle {{h} _ {rad}} = {\ frac {\ varepsilon \ sigma \ left（t_ {s} ^ { 4} -t_ {sat} ^ {4} \ other）} {\ left（{{t} _ {s}} - {{t} _ {sat}}}}}}}}}}}}}}

其中，ε{\ displaystyle \ varepsilon}是solid和σ{\ displaystyle \ sigma}的发射率是stefan-boltzmann常数。

可以解决液滴和固体表面之间的蒸汽区域中的压力场的方程，用于使用标准动量和连续性方程。为了求解简单，在气相中假设线性温度曲线和抛物线速度曲线。假设气相内的热传递通过传导。通过这些近似，可以解决Navier-Stokes方程[8]以获得压力场。

Leidenfrost温度是一组固体液体对的性质。超出液体经历林登弗洛斯特现象的固体表面的温度被称为莱顿脱裂温度。利德策略温度的计算涉及计算流体的最小膜沸腾温度。 Berenson [9]获得了从最小热通量争论的最小薄膜沸腾温度的关系。虽然可以在上面参考中找到的最小膜沸腾温度的等式非常复杂，但可以从物理角度来理解它的特征。考虑的一个关键参数是表面张力。最小膜沸腾温度和表面张力之间的比例关系是预期的，因为具有较高表面张力的流体需要较高量的热量通量，以便核心沸腾的发作。由于核心沸腾后的薄膜沸腾，因此薄膜沸腾的最低温度应具有比例对表面张力的依赖性。

亨利开发了一种用于莱顿福克现象的模型，包括瞬态润湿和微层蒸发。由于Leidenfrost现象是薄膜沸腾的特殊情况，因此Leidenfrost温度与最小膜沸腾温度有关，通过所使用的固体性质中的关系。虽然Leidenfrost温度与流体的表面张力直接相关，但它间接依赖于薄膜沸腾温度。对于具有相似热神经性质的流体，具有较高表面张力的液体通常具有更高的裂片漂流温度。

例如，对于饱和水铜界面，Leidenfrost温度为257°C（495°F）。由于其较低的表面张力值（密度和粘度差异也有助于因素，甘油和常见醇的Leidenfrost温度明显较小。）

2015年发现非易失性材料，也显示出A＆＃39;反应性莱登弗罗斯特效果，＆＃39;由此观察到固体颗粒以不规则地漂浮在热表面和冰中。通过高速摄影，为高温抛光表面上的小颗粒（〜0.5mm）的小颗粒完成了反应性脱翅霉效应的详细表征。显示纤维素分解为短链低聚物，其熔化和湿滑表面随着与增加表面温度的增加而增加的热传递。以上675°C（1,247°F），观察到纤维素表现出剧烈沸腾的过渡沸腾和传热减少。观察到纤维素液滴（右侧描绘的纤维素）的升降液相高于约750℃（1,380°F），与热传递剧烈降低相关。 [12]

还显示出纤维素纤维素（大孔氧化铝）对多孔表面（大孔氧化铝）的高速摄影抑制反应性脱翅霉效应，并从表面上增强颗粒的总热传递速率。 A＆＃39的新现象;反应性leidenfrost（RL）效应＆＃39;通过无量纲量（φRL=τcrm/τrxn），其将固体颗粒热传递的时间常数与颗粒反应的时间常数相关，具有10 -1°的反应性裂开抗效果。 φrl＆lt; 10 +1。与纤维素的反应性脱翅霉效应将发生在许多高温应用中，碳水化合物聚合物，包括生物量转化为生物燃料，制备和烹饪食品和烟草使用。 [13]

在Jules Verne＆＃39; S 1876 Book Michael Strocoff，通过蒸发眼泪，将主角的节省从热刀片蒙蔽。 [14]

在2009年第7季的神话中的第7季，＆＃34;迷你神话混乱＆＃34;，球队展示了一个人可以使用莱顿弗罗斯特效应作为科学依据，将其手润湿，并将其短暂地浸入熔融铅中。 [15]

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在美国俄勒冈大学的Heiner Linke，Heiner Linke的高速视频，图片和解释

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