2005 Fiscal Year Annual Research Report
溶融金属層に直接接触する水の相変化現象のミクロ構造の解明
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17560197
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Oyama National College of Technology |
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Principal Investigator |
高島 武雄 小山工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40197091)
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| Keywords | 蒸気爆発 / 膜沸騰 / 蒸気膜 / 微粒化 / 核生成 / 蒸気泡 / 蒸発 / 凝縮 |
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| Research Abstract |
溶融金属層と水の直接接触時の界面挙動を明らかにするために,(1)溶融金属層に水を導入する方法,(2)高温固体に付着させた溶融金属層を水に投入する方法,(3)水面上近傍から溶融金属を落下させる方法,の3種の方法を試行した.安定して溶融金属と水の接触現象の観察ができる(3)の方法を選択して実験を進める事にした.1〜2gの溶融すずを水に滴下したときの挙動を観察した.スズ温度は滴下時500〜600℃で,水温は15〜50℃,現象の詳細を撮影するためには現象を,ほぼ同じ位置で再現させることが必要なため,2次元空間を用いた.空間の奥行きは3mmと6mmとした.
観察された現象は,(1)溶融金属の水面突入,(2)膜沸騰,(3)膜沸騰蒸気膜の崩壊,(4)液液接触,(5)微粒化を伴う蒸気泡の成長・収縮,と言う一連の過程である.本研究では,特に蒸気膜崩壊時の液液接触現象の解明に焦点をあてている.実験によって,以下の2つの特徴的な現象が観察された.
一つは,A.高温金属周りの膜沸騰蒸気膜と水の気液界面の擾乱の様相である.擾乱は液滴先端部で発生し,数m/sの速度で伝播していくことが分かった.
ふたつめは,B.局所的な蒸気膜の崩壊と液液接触の様相,である.後者は,B-1.溶融金属のほぼ全体が微粒化に進行する場合と,B-2.局所の液液接触にとどまり溶融金属の微粒化がほとんど生じない場合とに分けられる.
さらにB-1には,B-1-1.変形した液滴の縁で開始する場合と,B-1-2.液滴の沈降方向先端部で開始する場合とに分類できることが明らかになった.
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Research Products
(1 results)
