不良導体面による狭〓隙間流路の流動熱伝達に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650231
• Research Institution: Toba National College of Maritime Technology
• Principal Investigator: 大内 雅樹 鳥羽商船高等専門学校, 電子機械工学科, 教授 (10005332)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 廣瀬 宏一 岩手大学, 工学部, 助教授 (80156710) ; 水野 逸夫 鳥羽商船高等専門学校, 電子機械工学科, 助教授 (30124051)
• Keywords: 高温乾燥岩体 / 熱エネルギ抽出 / 狭〓隙間流路 / 熱伝達 / 岩体の2次元非定常熱伝導 / 岩体の熱物性値

Research Abstract

本研究は,高温乾燥岩体の人工亀裂面隙間流路からの,水による熱エネルギ抽出技術に関連する.伝熱工学の観点から人工亀裂面の設計評価に資する目的をもって計画され,実験的考察と数値解析の両面から実施された.すなわち,高温乾燥岩体における亀裂面のサイズあるいは抽出熱量の予測に適用し得る基礎的データを提示することを目的としている.
1.実験的考察について:花崗岩板を伝熱面とする水平な平行隙間流路を用い,供給熱量・流量・岩板厚さを変えて行った定常法による等熱流束条件の実験から,次の結果を得た.主なる知見は以下の通りである.
(1)岩石板の表面温度分布は,岩体温度・岩石層厚さ・流量の影響を受けるが,層厚さの影響が最も大きい.
(2)供試岩石(花崗岩)の熱伝導率を測定し,温度依存性が大きいことを示した.
(3)流れに沿う局所熱伝達率の分布を図示し,岩体温度・岩石層厚さ・流量の影響について考察を加えた.
(4)平均熱伝達率と温度差による特性曲線から,温度差の増加に従って平均熱伝達率が低下することを示した.
2.数値解析について:実験モデルと同じスケールを与えた解析モデルについて,1)流れは層流で十分に発達,2)粘性散逸は無視,3)作動流体は非圧縮性で物性値は一定,4)岩石の密度・比熱は一定で熱伝導率のみ温度依存性を考慮,などの仮定のもとに数値解析を行い次の結果を得た.主なる知見は以下の通りである.
(1)数値解析による固液境界面の温度分布は,実験結果をよく表現する.
(2)上記の温度分布は,岩体温度および流量の影響をつよく受け,温度・流量の増大とともに減少する.
(3)輸送熱量については,実験結果と解析結果はよい一致を示し,予測計算が可能である.