参数设置
水、大气压（T_sat = 100°C）固定。自然对流 h_nc ≈ 1000 W/(m²·K)，膜沸腾 h_fb ≈ 30 W/(m²·K)。
沸腾曲线（对数 q vs ΔT_e）
横轴＝过热度 ΔT_e (K, 对数)／纵轴＝热流量 q (W/m², 对数)／蓝实线＝四域模型／红水平线＝CHF和Leidenfrost点／黄点＝当前状态
理论和主要公式
池沸腾的热流量 $q''$ 随过热度 $\Delta T_e = T_w - T_\text{sat}$ 变化，Nukiyama（1934）确定了四个不同的区域。
自然对流区（$\Delta T_e < 5$ K）。$h_{nc}$ 是自然对流传热系数：
$$q'' = h_{nc}\,\Delta T_e$$
核沸腾区（$5 \leq \Delta T_e < 30$ K）。基于Rohsenow式的简化形式：
$$q'' = C\,\Delta T_e^{3}$$
临界热流量（Zuber，水、大气压约1 MW/m²）：
$$q''_\text{CHF} \approx 0.131\,\rho_v^{1/2}\,h_{fg}\,[\sigma g(\rho_l-\rho_v)]^{1/4}$$
膜沸腾区（Bromley式加辐射项）：
$$q'' = h_{fb}\,\Delta T_e + \varepsilon\sigma_{SB}(T_w^4 - T_\text{sat}^4)/2$$
沸腾曲线模拟器简介
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沸腾就是水冒泡吧，打开模拟器才发现有四个区域，太惊讶了。差别这么大吗？
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很好的观察！1934年日本科学家沼上（Nukiyama）通过实验发现了"沸腾有四张脸"这个现象。简单说，逐步升高传热面温度的话，会经历四个阶段：安静的自然对流、冒泡的核沸腾、突然传热变坏的过渡沸腾，最后是蒸汽膜覆盖的膜沸腾。图表采用对数坐标是因为热流量的数值变化非常大。
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核沸腾区间里热流量突然上升，然后又下降，这是什么物理原理呢？
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在核沸腾区，传热面的小凹坑中不断产生气泡，剧烈搅动液体，所以传热效果大幅提升。热流量遵循 $q\propto\Delta T^3$ 增长。但过热度超过30度左右时，气泡太多，开始黏在面上形成蒸汽团块，这就是过渡沸腾。蒸汽的传热能力很差，所以尽管面温度更高，传到液体的热量反而减少了。你可以用模拟器试试，把ΔT_e从20调到50再到100，看热流量卡片的值先增后减，这就是这个现象。
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那就是可怕的"烧干"！在电热器这类热流量受控的系统中，输入的热流量一旦超过CHF，系统就无法停留在核沸腾状态，会突然跳到膜沸腾对应的工况。从图上竖着看——CHF处（约1 MW/m²），核沸腾侧是ΔT_e≈30K，膜沸腾侧是ΔT_e≈600K以上。也就是传热面温度瞬间跳升几百度。这样锅炉管或核反应堆燃料棒的包壳会在一瞬间融化。实际运行中设计师会把热流量限制在CHF的一半左右。
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正好就是Leidenfrost效应！图里右边的Leidenfrost点标记的就是这个入口。水滴底部瞬间气化，形成蒸汽膜把水滴托起。在膜沸腾区，蒸汽膜充当隔热层的角色，所以传热效率大幅下降。用模拟器设置ΔT_e=200K，对比同样过热度但在核沸腾区的情况（虽然实际到不了），热流量会差几个数量级。这也是为什么把液氮溅到手上不会冻伤——皮肤和液体的温差极大，形成Leidenfrost状态了。
常见问题
当热流量超过临界热流量（CHF）时，传热面被蒸汽膜迅速覆盖，导致传热急剧恶化，表面温度跳升数百度，传热面烧毁。这种现象在热流量受控的系统（如电热器）中发生，在锅炉管和电子设备冷却面上会造成灾难性事故。设计中通常对CHF采用1.5～2倍的安全余裕。
在沸腾水反应堆（BWR）和压水反应堆（PWR）的事故冷却（ECCS）中，避免燃料棒表面从核沸腾向膜沸腾过渡的DNB（偏离核沸腾）是安全设计的核心。进入膜沸腾后，传热系数下降几个数量级，燃料棒包壳温度急剧上升，面临破损风险。设计中必须保持DNBR（DNB比）至少为1.3以上。
当水滴落在高温传热面上时，底部瞬间蒸发，形成蒸汽膜使水滴悬浮的现象。在沸腾曲线上对应于Leidenfrost点（q_min），从这点开始提高过热度就进入稳定的膜沸腾区。平底锅中水滴滚动也是同样原理。膜沸腾中蒸汽膜的隔热效应使传热大幅下降。
池沸腾发生在静止液体中，仅传热面被加热，是简单系统，由Nukiyama曲线描述。强制流动沸腾发生在流动液体中，受流速、亚冷度和流路形状影响，复杂得多。实际设备的蒸汽发生器和燃料组件采用强制流动沸腾，但设计基础理解必须先掌握池沸腾的四域模型。
实际应用
火电和核电厂的锅炉和蒸汽发生器：发电厂用高温高压水沸腾产生蒸汽，但若传热管超过CHF就会瞬间破裂。实际运行中用Groeneveld表等相关式评估CHF，设计时至少保留1.3～2.0倍的安全余裕。理解沸腾曲线是电厂安全运行的基础。
电子设备的高密度冷却：CPU、GPU、功率半导体的发热密度已超过100 W/cm²，空冷已无力。直接用水或介电液冷却芯片的"液浸冷却"或"喷流冷却"技术利用核沸腾的高传热系数（可用到CHF前约1 MW/m²级）。数据中心和电动车变流器冷却中应用前景广阔。
金属热处理（淬火）：钢铁淬火时放入水或油中，初期表面处于高温膜沸腾，逐渐冷却。温度降至Leidenfrost点下方时，进入过渡→核沸腾的急冷阶段。冷却速率的跃变直接影响金属组织变态，所以淬火油的选择和搅拌条件本质上就是设计沸腾曲线的哪个区域来参与冷却。
极低温技术（液氦、液氮）：超导磁体和航天火箭用极低温液体冷却，常温器壁对极低温液体总是膜沸腾态，传热效率很差。设计中通过多孔金属等表面处理让流体尽快进入核沸腾区，提高冷却效率。
常见误解和注意事项
最常见的误解是"面温度越高，传热越好"。实际上核沸腾的峰值（CHF）以上，即使增加过热度，热流量反而会减少——这就是"过渡沸腾"区的特征。用模拟器把ΔT_e从30调到60再到90，热流量卡片的值反而在下降。这种"温度升高，热传递下降"的反直觉行为正是沸腾热传递的最大特征，也是设计事故的根源。
另一个常见误解是把CHF当作"物理绝对上限"。CHF其实是"核沸腾能稳定维持的上限"。在电热器等"热流量受控"系统中超过CHF会立即跳到膜沸腾而烧干；但在"温度受控"系统（蒸汽再热、太阳能聚焦等）中，可能逐步经历过渡区进入膜沸腾，不一定烧干。把模拟应用到实际设备时，一定要确认控制方式是"热流量模式"还是"温度模式"。
最后要注意，本模拟器是"水、大气压的简化模型"。系数C、CHF、h_fb都是教科书代表值，精确预测实际工况需要单独评估Rohsenow相关式的表面因子$C_{sf}$、Zuber的CHF公式、强制流动修正、流道形状影响等。特别是压力不同于大气压时，CHF会急剧变化（高压增大，极低压降低）。实际工厂设计必须用Groeneveld查表或经过验证的subchannel分析代码（VIPRE、COBRA等）来评估。