После того как зародыш, возникший в активной впадине, достиг устья впадины и образовал над ней свод, при соответствующих условиях будет происходить рост зародыша в макроскопических размеров. Условия начала кипения
рассмотрены ранее. Сейчас стоит остановиться на вопросе о скорости роста паровой пузырьки на поверхности нагрева. Строгий аналитическое описание и решение этой задачи представляют большие трудности. Эта задача по ряду причин значительно сложнее задачи о росте пузыри в объеме равномерно перегретой жидкости.
Форма пузыря, растет на поверхности нагрева, в большей или меньшей степени отличается от сферической и изменяется во время роста. Более сложные, чем в случае объемного кипения, условия подвода теплоты. При определении теплового потока, проходящего через межфазное границу, необходимо учитывать подвод теплоты к жидкости от поверхности нагрева и температурную неравномерность в прилегающих к твердой поверхности слоя перегретой жидкости.
Паровая пузырь, достигнув определенного размера, отрывается от поверхности, а освободившийся ею объем заполняется жидкостью. Отрыв пузырьков происходит периодически с определенной частотой. В период цикла от отрыва данной пузырьки к отрыву следующей за ней происходит нестационарный теплообмен между поверхностью нагрева и жидкостью. При развитом кипении имеет место взаимное влияние соседних пузырьков, которые также в определенной степени влияют на гидродинамические и тепловые условия процесса. Все это обусловливает исключительную сложность задачи, делает практически невозможным корректный и полный ее теоретический анализ, и приводит к необходимости принятия упрощенных моделей, которые позволяют получить приближенное решение задачи.
Форма растущей пузыри зависит от ряда факторов, которые сильно отличающиеся для смачиваемых и не смачиваемых жидкостей и меняется во времени. Но если ограничиться рассмотрением наиболее широко используемых в технике смачиваемых жидкостей, то главным фактором, определяющим форму пузырька, можно считать приведенный давление π = р / ркр, при котором происходит кипение. В некоторой области средних значений π образуются пузырьки различной формы - близкие к сфере или на полусферы, сплющенные, а в определенные моменты времени (перед отрывом) и вытянуты. Для воды - это давление близко к атмосферному. Но при сравнительно небольшом повышении давления (до 0,5 ... 1,0 МПа) форма пузырьков при кипении воды становится близкой к сферической. Вообще в области высоких приведенных давлений для смачиваемых жидкостей характерна близкая к сфере форма пузырьков (срезанная сфера) (рис.18.3, а). В области низких значений π характерной формой пузырьков становится близка к на полусферы (рис.18.3, б). Это объясняется главным образом изменением плотности пара и связанных с ней скорости роста пузырька. С повышением давления скорость роста в абсолютном выражении уменьшается, стремясь к нулю при критических давлениях. При высоких значениях π происходит медленное (квазистатический) рост пузырьки, и в этом случае инерция жидкости на форму пузырька практически не влияет. Потому что скольжения жидкости относительно твердой поверхности происходить не может то на ней формируется тонкий слой жидкости - микрослой (рис.18.4), а над ним полусферический купол. При кипении на поверхности нагрева так же, как и при объемном кипении, практически вся видимая стадия роста пузырьков является асимптотической и определяется условиями подвода теплоты к растущей пузырьки при давлении пара в ней, который мало отличается от давления в системе. На этой принципе первые модели процесса и методы расчета строились предположении, что рост паровой пузырьки на поверхности нагрева примерно можно описать такими же зависимостями, которыми характеризуется рост пузыри в объеме перегретой жидкости, или соотношениями аналогичными им. Эти предположения основывались на том, что во время роста пузырь вытесняет из пристенного слоя перегретый жидкость и вокруг пузырька образуется тонкий его слой (рис.18.5). Считалось, что во время роста пузыря основное количество теплоты передается через межфазное границу по контуру АВС вследствие охлаждения перегретого слоя жидкости, а подвод теплоты от поверхности нагрева к жидкости в нижней части пузыря можно не учитывать.