2001 Fiscal Year Annual Research Report
高熱流束気泡微細化沸騰の発生と安定性、ならびに促進技術に関する研究
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13650206
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
熊谷 哲 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30134026)
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| Keywords | 伝熱 / 沸騰 / サブクール / 気泡微細化 / 気泡崩壊 / 伝熱面壊食 |
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| Research Abstract |
本研究は、CHFをはるかにこえる高熱流束を実現するにもかかわらず、未だ積極的な利用に至っていない気泡微細化沸騰について、その発生と安定化の過程を明らかにすることで実用への道を開くことを目的としている。気泡微細化沸騰は、気泡崩壊時に発生するマイクロジェットによる液体の伝熱面への強力な供給により、固液接触がCHF以上の高温、高熱流束まで維持されて生じる現象であることから、本年度はまず、これが安定に発生しているところでの気泡の崩壊挙動を、高速VTRとボイドプローブ信号により捉えることを試みた。その結果、VTR画像の解析からそこでの慣性崩壊的性格を明らかにするとともに、上下にわずかにずらした2本の探針電極信号から、気泡の最終段階での崩壊速度を求め、それがキャビテーション気泡の崩壊よりはかなり遅いものの、熱流束と供に増加し、20MW/m^2では20m/sに達し、通常のサブクール核沸騰の気泡崩壊に比べ、格段に高速であることを示した。
また、キャビテーションとの関連から、気泡微細化沸騰により生じる伝熱面の壊食についての検討も行った。懐食は気泡微細化沸騰が発生すると必ず生じるものではなく、定時間一定値に保たれる最大熱流束がある値を超えると急激に現れるもので、境界は15MW/m^2あたりにあり、壊食の程度はその熱流束の値に依存することを明らかにした。また壊食痕の電子顕微鏡観察も行い、キャビテーションにおけるマイクロジェットとの共通性について検証した。
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