流下液膜による気ほうの随伴現象によって生じる伝熱管の破損防止に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650193
• Research Institution: Kagoshima National College of Technology
• Principal Investigator: 江崎 秀司 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40185111)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 椎 保幸 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 助手 (30270391) ; 中島 正弘 鹿児島工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (70124170)
• Keywords: 熱交換器 / 伝熱管 / 気ほう / 流下液膜 / 気体エントレインメント

Research Abstract

平成11年度は,平成10年度に引き続き,水蒸気-水系である実際の条件の代わりに,大気圧下における空気-水系を用いて,管内壁面上を流下する液膜が,同じく管内に形成された水平液面上に突入する際に巻き込む気体エントレインメントの特性を調査するための実験装置の製作および熱交換器の設計に必要な基礎データの収集を重点的に行った.なお,実験装置は垂直管内壁面を流下する液膜によって,気ほうが巻き込まれる様子が観察でき,かつ液中に存在する気ほう群の長さが測定できるように,アクリル樹脂で製作した.
本年度は,特に実機での設計運転条件を勘案した垂直管の内径(φ=25mm),流下液膜の流入開始から衝突する液面までの長さ(50〜1500mm)および液膜の流量(0.1〜0.3m^3/h)など,巻き込む気体エントレインメント流量に密接に関係すると考えられる諸パラメータについて,衝突液面の下流側に形成される気ほう群の長さの測定を行った.
本年度の実験で得られた知見は,以下の通りである.
1.液膜突入液面下に形成される気体エントレインメント群の長さL_Bは,液膜の流入口から突入液面までの長さLによって異なり,Lが長くなるとL_Bは次第に長くなるが,ある位置で極大値をとって減少し,さらにLが長くなると再びL_Bは長くなりはじめるという興味深い現象がみられた.
2.上記した特異現象は,流下する液膜の特性が密接に関係していると考えられることから,来年度は定電流法を用いて,平均液膜厚さおよび液膜上に形成される自然波の流下軸方向の変化を測定する予定である.