1993 Fiscal Year Annual Research Report
高温固気二相流の粒子特性・挙動と伝熱促進・制御に関する研究
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03402030
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
黒崎 晏夫 東京工業大学, 工学部, 教授 (70016442)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 純 東京工業大学, 工学部, 助手 (40210455)
佐藤 勲 東京工業大学, 工学部, 助教授 (10170721)
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| Keywords | 高温固気二相流 / ふく射伝熱 / 粒子群ふく射特性 / ふく射浸透距離 / 赤外線加熱 / サーモグラフィ / セル内循環流動層 / 空隙率の能動的制御 |
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| Research Abstract |
高温流動層のふく射伝熱を含めた伝熱促進効果とその制御性を把握するために、以下のような検討を行った。
(1)高温流動層内のふく射伝熱の実験的評価:高温伝熱面を低温流動層内に挿入した際の全熱伝達を伝熱表面のふく射物性を変えて測定し、その結果から高温流動層内のふく射伝熱量を実験的に評価した。その結果、伝熱面・伝熱面間のふく射伝熱は流動粒子が大きくふく射的に透明である場合ほど大きく、また粒子層の空隙率が高い場合に大きくなることが示された。
(2)加熱伝熱面近傍の流動粒子温度と粒子からの放射ふく射の計測:赤外線によりふく射的に加熱された伝熱面近傍の流動粒子の温度挙動と放射ふく射を加熱赤外線とは異なる感知波長帯域を有する赤外線サーモグラフィ装置を用いて計測した。その結果、流動粒子が伝熱面近傍に滞留する間にふく射浸透距離以上の厚さまで加熱され伝熱面・粒子間のふく射伝熱が阻害されるが、気泡相の通過時には加熱されていない粒子層が「見える」ため、この間にふく射伝熱が生じることが明きらかとなった。
(3)セル内循環流動層による伝熱面近傍の粒子濃度分布の制御:流動粒子・伝熱面間のふく射伝熱が伝熱面近傍の粒子の空隙率(あるいは濃度)に強く影響されるという上記の知見を受けて、上部にメッシュを有する容器内に粒子を封入しこれに気体流を吹き込んで流動化させるセル内循環流動層の伝熱面近傍の粒子密度に対する容器形状、粒子性状などの影響を可視化実験によって検討した。その結果、伝熱面と相対する部分の容器壁形状を変化させることで伝熱面近傍の粒子濃度を空間的に制御できることが明らかとなった。
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