| Research Abstract |
衝突噴流による高温面の急速冷却に関する実験を行った.実験範囲は,噴流速度3 15m/s,噴流液温20 95℃,噴流径2,3mm,高温面温度250 600℃,高温面材質,銅,黄銅,炭素鋼の3種類で,試験流体として水をもちいている。
高温加熱面を衝突噴流で冷却するとき,冷却開始すなわち高温面の濡れ開始の状況は,高温面の温度が熱力学的過熱限界温度以上にある場合でかつ冷却能力が大きい場合とそれ以外では大きく異なることを高速ビデオカメラでの観察から明らかにした.熱力学的過熱限界温度以上でかつ冷却能力が大きい範囲では,噴流接触後高温面は非常に短い周期で濡れと乾きを繰り返しながら緩やかな冷却状態の継続となっている.その後,高温面がある温度まで降下すると,安定な濡れが確保されるようになる.安定な濡れが確保されると,その濡れ面は急速に拡大を始めることになる.この拡大が起こっているときの温度の変化,最大熱流束の大きさやその位置の移動を正確に測定することができるように,本研究で必要となる2次元非定常逆問題解の改善を行った.その結果,前記の状態量の値をより正確に推定できるようになった.また,濡れ範囲内での最大熱流束が現れる位置をより正確に把握することが可能となった.
安定な濡れが確保された状況下で達成される最大熱流束q_<max>は,高温面の材質によってその大きさが異なっているけれどもほぼ同じ特性で変化することおよびその特性は定常の衝突噴流沸騰系の限界熱流束q_cを用いて次式で近似できることが明らかになった.
q_<max>/q_c=1-5.5√<(ρcλ)_l/(ρcλ)_s>
なお,ρ,c,λはそれぞれ密度,比熱,熱伝導率である.
また,噴流衝突後高温面が直ちに濡らされる条件下での最大熱流束は,上記の式では,与えられないので今後更に検討を進める.
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