При кипении насыщенной жидкости паровая пузырь, которая развилась из жизнеспособного зародыша, растет на поверхности нагрева до определенного размера, достигнув которого отрывается от твердой поверхности и уходит,
выталкивая некоторое количество перегретой жидкости. Освободившееся пузырем объем заполняется новыми порциями более холодной жидкости, далее происходит ее нагрев, в результате чего возобновляются температурные условия, обеспечивающие образование нового зародыша с последующим ростом паровой пузырьки. Этот процесс с определенной периодичностью, которая характеризуется частотой f отрыва пузырька от поверхности нагрева.
Время полного цикла τ от отрыва данной пузырьки к отрыву следующей состоит из времени существования пузырьки на поверхности нагрева от момента его зарождения до отрыва τ1 и времени ожидания τ2, в течение которого происходит восстановление температурных условий, которые необходимы для возникновения нового зародыша. Таким образом, в общем случае τ = τ1 + τ2, а f = 1 / τ = 1 / (τ1 + τ2). Размер пузырька при ее отрыве от твердой поверхности характеризуется отрывным диаметром d в сферы, объем которой равен объему пузырьки, оторвалась, так что форма пузыря в момент отрыва отклоняется от сферической.
Скорость роста пузырьки в данный момент R '= dR / dτ (где R - текущий радиус), изменение ее размера и формы, периоды τ, τ1, τ2, отрывной диаметр d в, частота отрыва f и произведение dвf, представляющий собой среднюю скорость роста паровой пузырьки w'' за период τ, являются внутренними характеристиками процесса пузырькового кипения, специфическими характеристиками этого процесса. При анализе вопроса о закономерностях теплообмена при кипении важное значение имеют такие внутренние характеристики, как d в, f и особенно dвf.
При решении задачи о теплообмен при кипении на реальных поверхностях нагрева достаточного размера нельзя ограничиться характеристиками одиночных пузырьков, а необходимо вводить в рассматриваемых характеристик ансамбль возникших на этой поверхности пузырьков - усредненные для ансамбля отрывные диаметры, частоты отрыва и средние скорости роста паровых пузырей.
Теоретическое решение задачи о отрывной диаметр паровой пузырьки в ее общей и корректной постановке представляет большие трудности. Во время роста паровой пузырьки происходит изменение не только ее объема, но и формы. При достижении определенного размера пузырьки ее форма становится неустойчивой. Незначительные раздражения, в том числе даже симметричные оси, могут вывести ее из равновесного состояния и привести к изменению формы, замыканию межфазной границе жидкость - пар и отрыв пузырька или от твердой поверхности, или от парового слоя, который оставляет пузырек, оторвалась от поверхности. Промежуток времени τ 'между началом потери устойчивости формы пузырем, к ее отрыва очень мал, но конечный. Но из-за непродолжительности τ 'и трудностей его определения τ' обычно включают в периода роста τ1 и отдельно не учитывают.
Приведенные ранее методы решения задачи о скорости роста паровой пузырьки основываются на том представлении, что форма пузыря остается во время ее роста подобной исходной формы (сферического сегмента). Они не содержат формул связи между объемом и формой пузыри во время ее роста, о потере устойчивости, об условиях замыкания границе жидкость - пар и о мгновении отрыва пузырька.
Задача о форме пузыря, растет и отрывается, достаточно сложна даже в самой простой статической постановке для симметричной относительно вертикальной оси формы пузыри. Известны по теории капиллярности уравнения, которые определяют форму поверхности пузырька или капли, полученные на основании равновесия сил. В статической задачи рассматриваются только подъемная архимедова сила и сила поверхностного натяжения. Даже в этом сравнительно простом случае для равновесной формы неподвижной в месте контакта с гладкой поверхностью пузырьки при данном угле смачивания θ получает достаточно сложное дифференциальное уравнение