2016 Fiscal Year Research-status Report
高温固体に入射する水溶性高分子ポリマー水溶液液滴の固液界面現象と被膜形成の素過程
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15K05825
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤本 仁 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (40229050)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宅田 裕彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20135528)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 対流 / 焼き入れ噴霧冷却 / 液滴 / 水溶性高分子ポリマー / 可視化実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究成果は(1)観察実験手法の精度向上，(２)液滴衝突の慣性が変形挙動とポリマー被膜形成プロセスに及ぼす影響の解明の２点である．
(1)観察実験手法の精度向上
本研究の根幹となる実験は，(1-a)液滴の変形挙動観察，(1-b)固液接触過程の可視化，(1-c)液滴衝突時の固体温度変化計測の３種類からなるが，いずれの実験に対しても、装置の改良や手順の見直し等により計測精度の向上などの進展があった．(1-a)についてはExperimental Thermal Fluid Science誌に成果を掲載済みであり，(1-b)については国際会議(Asian Conference on Thermal Science)で発表済み，(1-c)いついてはExperimental Thermal Fluid Science誌に掲載を受理されている状態である．これらの論文は，水液滴の実験を中心にまとめたものであるが，ポリマー水溶液を使用した実験も進めている.
(２)液滴衝突の慣性が変形挙動とポリマー被膜形成プロセスに及ぼす影響の解明
液滴衝突時の慣性の影響を調査するため，液滴の慣性と表面張力の比で定義されるウェーバー数を約50および100の場合について実験を行った．供試ポリマーは分子量20,000のポリオキシエチレン・ポリプロピレングリコールで，10wt%の常温の水溶液を供試液滴とした．供試固体は200～600℃に加熱した平滑なサファイアである．供試ポリマー水溶液や固体面温度は実操業における鋼材の熱処理の条件に沿って決定した．実験の結果，液滴の慣性は変形挙動に大きな影響を及ぼすものの，ポリマー被膜の形成や消失に対して重要な影響因子とはならないことが分かった．この研究成果の一部は日本鉄鋼協会秋季講演大会で発表済みであり，全容について論文執筆している段階である．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で必要な実験手法はおおむね開発できた．液滴衝突時の固体面温度変化の実験に多少の遅れがあるが，大きな問題とはなっていない．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究はおおむね順調に進んでいる．当初の計画では最終年度はポリマー分子量，濃度，ウェーバー数等の諸因子が被膜形成に及ぼす影響を研究することとしていた．しかし，実操業上の重要な関心事は，ポリマー被膜形成の有無による固体面の過渡的な温度変化であることが判明したため，これを重点的に研究する予定である．
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