2017 Fiscal Year Annual Research Report
Transient contact behavior of aqueous polymer solution droplets with hot solid and formation process of polymer enriched-layer
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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 | スプレー冷却 / 水溶性ポリマー / 熱分解 / 沸騰熱伝達 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ポリマー水溶液液滴(ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレン，分子量約20,000)をその熱分解温度(350-400℃)以上に加熱した固体面(サファイア)に衝突させると，一時的なポリマー被膜が形成される温度域(400-580℃)が存在する．本年度は，水溶液濃度および固体の熱物性値が被膜形成に及ぼす影響を研究した．ポリマー被膜量は濃度，すなわち水溶液中のポリマー量に応じて増加することと，低熱伝導材料はポリマー被膜が形成されやすいことを明らかにした．また，ポリマー水溶液液滴および水液滴を加熱金属(ステンレス鋼)箔に衝突させ，その際の金属箔の温度変化履歴を計測した．ポリマー被膜が恒常的に形成される温度域でかつ水が強い核沸騰もしくは遷移沸騰を呈する条件では，ポリマー水溶液による温度降下量は水のそれよりも明らかに小さくなった．また，温度降下量はポリマー濃度が5wt%より10wt%の場合の方が大きくなった．これらのことから，固体面上のポリマー被膜が熱抵抗層として作用していると考えられる．
本研究期間全体を通じて明らかになったことは，(1) 加熱固体面がポリマーの熱分解温度以上であっても一時的にポリマー被膜が形成される，(2) 固体面上に形成されるポリマー被膜により液滴と固体との冷却特性が影響を受ける，(3) ポリマー被膜形成は固体温度，固体の熱物性，ポリマー濃度の影響を受ける，などである．これらの知見は水溶性ポリマーによる金属材料の焼き入れ冷却の冷却条件決定に有用であり，また，学術的にも有意義である．本研究の所期の目的は達成されたと考えている．
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