| Project/Area Number |
22K20411
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
0301:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 沸騰 / クエンチ現象 / 金属多孔質体 / 液体窒素 / クエンチ現象促進 / 限界熱流束 / クエンチ / クエンチ温度 / 熱伝達率分布 |
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| Outline of Research at the Start |
液体による高温面の急速冷却は、工業分野で広く利用されており、重要な事象である。一般的に、高温面の冷却速度は高温面で生じる沸騰現象に支配されており、冷却初期段階において遅く、ある地点で急激に速くなることが知られている。この遷移は、クエンチ現象と呼ばれる。申請者は、現象論的クエンチモデルを提案しているが、促進因子を考慮しておらず、現モデルでは不十分である。本研究では、申請者が明らかにしたクエンチ現象メカニズムをもとに、高温面側のクエンチ現象促進因子（熱物性値、表面性状等）を変化させ、促進因子の影響を考慮した新たなクエンチモデルの構築を目指す。また、得られた知見から普遍的な急速冷却手法を確立する。
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| Outline of Final Research Achievements |
When cooling a high temperature sample, film boiling occurs during the initial stage of cooling, in which the higeh temperature sample is covered by a vapor film. The vapor film causes the deterioration of heat transfer. The transition from film boiling to nucleate boiling is called the quench phenomenon. The early onset of this quench phenomenon has been a major issue for rapid cooling. In this study, cooling experiments were conducted using liquid nitrogen as the coolant. The rapid cooling of a high-temperature sample was performed using a porous material fabricated by electrodeposition on the surface of a copper block. The cooling time with the porous material block was reduced to one-tenth of that without. The mechanism of rapid cooling by the porous material was also clarified.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
高温物体を急速冷却するニーズは，様々な産業分野でみられる．鉄鋼業界では，高温に熱した鉄を急速冷却することで鉄本来の性能を向上する焼入れが実施されている．ロケットに利用される液体燃料は，極低温流体であるため，ロケット構成物のすべての流路を極低温環境に冷却しなければならない．急速冷却できれば，極低温使用量の削減などコスト削減に寄与できる．以上のことから急速冷却技術の確立は，広く社会に黒衣kンすることができる．
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