2000 Fiscal Year Annual Research Report
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11650200
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| Research Institution | MURORAN INSTITUTE OF TECHNOLOGY |
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Principal Investigator |
戸倉 郁夫 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00002931)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 淳 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (20241408)
岸浪 紘機 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (10002891)
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| Keywords | 液体泡沫 / 非ニュートン流体 / 強制対流 / 気液二相流 / 熱伝達 / 円筒伝熱面 |
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| Research Abstract |
本年度は、円筒伝熱面に直交する泡沫流れの熱伝達特性(伝熱面温度が100℃前後)を調べた。
発泡液槽内の液温を調節して、試験流路入口での泡沫温度を一定に保つために、恒温水循環装置を購入した。また、昨年度使用の液循環ポンプが、性能低下により、必要泡沫流量を確保できなくなったため、液ポンプを購入した。さらに、泡沫を生成するため発泡器へ送る空気流量を一定に保つために、空気流量計を購入した。以上の新規購入備品により、昨年度以上に安定した泡沫流動条件下で実験を行なうことができた。
本年度は、発熱密度の高い円筒伝熱面を用いて、定常法により、泡沫の沸騰温度前後の熱伝達を調べた。その結果、伝熱面温度が一定の場合、泡沫の流速と液含有量が大なるほど、つまり、伝熱面に到達する液量が多いほど、熱流束の値が高くなることがわかった。また、熱流束を徐々に増加させる場合、伝熱面温度が上昇し、100℃に達すると泡沫の沸騰が始まる。さらに、熱流束の値を上げてゆくと、しばらく100℃を保った後、伝熱面温度が急に上昇する傾向が見られた(泡沫の流速と液含有量が極端に低い場合を除く)。水単相流の場合は、沸騰するためには有限の過熱度が必要であり、熱流束を増加させて沸騰が始まっても,伝熱面温度の上昇は緩やかである。したがって、流動泡沫の沸騰熱伝達は、水単相流とは大きく異なる特性を示すことが明らかになった。
伝熱面温度が100℃から上昇し始める時点の熱流束の値(約10^5W/m^2のオーダー)は、泡沫の流速と液含有量が小さいほど、つまり、伝熱面に到達する液量が少ないほど、低い値を示す。さらに、低過熱度領域では、伝熱面温度の変化に対する熱流束の変化割合が小さい。したがって、泡沫の流速と液含有量を変化させることで、低過熱度域の熱流束の値、さらには泡沫を冷却媒体として使用する場合、冷却速度の調節が可能であると考えられる。
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[Publications] 戸倉郁夫 ほか3名: "流動液体泡沫の加熱円筒回りの熱伝達"日本機械学会北海道支部第40回講演会講演概要集. No.002-1. 142-143 (2000)
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[Publications] I,Tokura, et al.: "Heat Tranfer Characteristics of Foam Flow at Temperature up to 373K"Proceedings of 4th JSME-KSME Thermal Engineering Conference. Vol.3. 45-50 (2000)
