マイクロ波非接触直接急速加熱による単一液滴の沸騰現象の観察

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650227
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 円山 重直 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (80173962)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宇角 元亨 東北大学, 流体科学研究所, 助手 (30006184) ; 高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (20197065)
• Keywords: 沸騰 / 相変化 / 非接触加熱 / マイクロ波 / 気泡

Research Abstract

本研究は、固体境界面からの加熱を行わないで、液体の直接加熱によって相変化現象の解明を行うことを目的としている。
本研究遂行の第一段階としてふく射・吸収・散乱性媒体のふく射伝熱解析法の開発を行い、水などの吸収性媒体が壁面を介さない体積加熱でどのような温度分布となるかの解析を行った。
次に、電磁波を集束し、高エネルギー場を得るために既存のマイクロ波発生装置を改造したが、マグネトロンに反射電磁波が入射すると装置を破壊するのでこのままでは大幅なエネルギー密度の増幅は難しいことが明かとなった。
そこで、実験の第一段階として、大きなビーカーに水をいれ穴をあけた銅製金網で覆うことによって入射電磁波が壁面を加熱しないようにしたシステムで水を加熱し、沸騰の様相を観察した。
水中の気泡核の状態によって、沸騰の様相は大きく異なるが、電磁波を吸収する上面の温度が上昇する。気泡核が多いときはビーカー壁や金網に付着した気泡核が成長し、それが上昇するにつれて気泡が大きくなる。一方気泡核が少ない場合は、突沸を起こすことが明かとなった。

Research Products

• [Publications] S.Maruyama: "In Situ Observation of Crystal Growth from Solution in Microgravity" Journal of the Japan Society of Microgravity Application. 11. 58-70 (1994)
• [Publications] S.Maruyama: "Radiation Heat Transfer of a Czochralski Crystal Growth Furnace with Arvitary Specular and Diffuse Surfaces" International Journal of Heat and Mass Transfer. 37. 1723-1731 (1994)
• [Publications] 円山 重直: "任意形状・加熱条件の射出・吸収・散乱性媒体の放射伝熱(基礎理論と一次元平行平板系での検証)" 日本機械学会論文集(B編). 60. 3138-3144 (1994)
• [Publications] 円山 重直: "光線射出モデルによる放射要素法(REM2)を用いた任意形状放射性媒体の伝熱解析" 第31回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 3. 958-960 (1994)
• [Publications] 円山 重直: "任意形状三次元物体の放射伝熱解析とその可視化" 可視化情報. 14. 177-180 (1994)
• [Publications] 円山 重直: "任意熱条件下での非灰色・吸収・散乱性媒体中の一次元放射伝熱解法(基礎理論)" 日本機械学会熱光学講演会論文集. 165-167 (1994)