1997 Fiscal Year Annual Research Report
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08455098
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| Research Institution | MURORAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
花岡 裕 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (60002870)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸倉 郁夫 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00002931)
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| Keywords | 低温液体 / 減圧沸騰 / ミスト発生 |
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| Research Abstract |
本研究課題に関連した過去の研究成果から、極低温液体の貯蔵容器において容器・配管系破断、漏洩などにより減圧を受けた場合、特に高減圧速度下では気液界面上にミスト層が形成され、これがその後の液中からの沸騰挙動に影響を与えると結論づけた。そこで本研究では、初年度に購入した高速度ビデオカメラの画像処理により、減圧初期のミスト層形成・成長と沸騰現象の関係を明らかにし、また減圧場の沸騰開始条件を検討した。さらにこれらの結果を、圧力アンダーシュートや圧力回復量などの容器内圧力変動推移にフィードバックさせ、数値シュミレーション結果との比較により低温液体固有の容器内圧力変動予測を試みた。
以下、得られた結果・知見を項目別に記述する。
1.壁面性状の異なる二種類の容器を用いフラッシング実験を行った結果、同一実験条件であっても減圧後の液中に形成される沸騰様相や容器内圧力変動、さらには気液界面上に形成されるミスト層の厚さ、成長速度など異なることが判明した。これらの要因は容器壁面上の気泡核の存在比による影響のためと結論される。
2.低温貯蔵容器の場合、周囲からの熱侵入により壁面部の高温化が生じ、かつ垂直方面にも強い温度勾配(温度成層現象)を形成ずるので、常温以上の液体貯蔵に比し沸騰開始条件はより壁面性状に支配され易く、その分気液相間のギブス数が大きく、また飽和温度に対する最大過熱度比は増大する傾向にある。
3.急減圧に伴う圧力アンダーシュートやその後の圧力回復などの容器内圧力変動推移は、容器破断・漏洩箇所などからの蒸気流出速度と圧力アンダーシュート後に生ずる爆発的な沸騰蒸気量の質量バランスにより決定されることが明らかになった。
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[Publications] Y.Hanaoka et al.: "Flashing Experiments of Superheated Liquid under Microgravity Environment" Procs.of 3 rd China-Japan Workshop on Microgravity Science. 54-59 (1996)
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[Publications] T.Watanabe et al.: "Flashing Phenomena of Liquid Nitrogen Rapid Depressurizations" Proc.of 3 rd KSME/JSME Thermal Engineering Conference. Vol.3. 421-426 (1996)
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[Publications] 渡辺敏晃 ほか2名: "減圧に伴う液体窒素のフラッシング現象、第2報ー減圧初期におけるミスト層の形成および液面挙動" 日本機械学会論文集(B). 63・610. 2148-2153 (1997)
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[Publications] 森越義和 ほか3名: "液体窒素の急減圧沸騰に関する実験的研究" 日本機械学会北海道支部第36回講演会梗概集. 171-172 (1996)
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[Publications] 森越義和 ほか3名: "急減圧による液体窒素の沸騰現象に関する実験的研究" 第34回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 805-806 (1997)
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[Publications] 渡辺敏晃 ほか3名: "液体窒素のフラッシングに関する実験的研究(壁面性状の違いによる現象への影響)" 第35回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (1998)
