2017 Fiscal Year Research-status Report
Visualization, Temperature Measurement and Heat Transfer Analysis on Initiation Condition of Localized Wetting during Spray Cooling by Boiling on Hot Surface
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17K06193
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
永井 二郎 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (70251981)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 沸騰 / 固液接触 / MHF点 / スプレー冷却 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
スプレー沸騰冷却時の局所的濡れ開始条件の可視化・系の可視化・温度計測に関して、下記2点を行った。
１．大サイズ伝熱面による可視化と高温面初期温度400℃を実現（水およびHFE-7100の膜沸騰を実現）する装置は、昨年度までに大枠の製作を終えており、今期は完成を目指した。透明なサファイア円板（φ180mmx5tmm）上にスプレー冷却される際、下部から高速度カメラにより観察する側では、乾燥領域は明部、濡れ領域は暗部で撮影される。単結晶サファイアを用いる理由は透明性＋高熱伝導性（熱伝導率42W/(m・K)）のためである。可視化画像は下部からだけではなく、今年度購入した高速度ビデオ装置により、斜め情報からも同時に記録できるようになった。サファイア面裏側に高温用熱媒体油（最大400℃）を接触させ、裏面で全反射が起きないようにした。サファイア円板周り及び観察用の装置下部円板窓周りのリーク防止のために耐熱性パッキンやメタルシールを用いたが、今年度用いた4種類のメタルシールでは、オイル高温時のリークを防止するに至らず、装置の分解利便性は犠牲にしてリーク部分に耐熱性接着剤を塗布することとした。また、φ180mmx5mmの大サイズ単結晶サファイア面に、φ1.1mmの穴あけ加工を行い、φ1mmのシース熱電対を挿入・固定し、表面温度分布測定を行えるようにした。極細シース熱電対（φ0.25,φ0.1）は損壊しやすく、使用を断念した。局所的濡れ開始温度は可視化画像とシース熱電対測定データを同期させて評価可能となった。
２．比較のため、平成26年度に作成した矩形小サイズ(50mm角x5mm)のサファイア板を用いた装置による可視化・温度計測実験を行った。サファイア板上にHFE-7100滞留液（プール膜沸騰状態）がある際のスプレー冷却実験を行った結果、濡れ開始に及ぼす滞留液の影響は小さいことが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
大サイズ伝熱面による可視化と高温面初期温度400℃を実現する装置の完成について、種々のメタルシールを試行したものの、オイル高温時のリークを完全に防止するには至らず、計画で行うこととなっていた低温域でのHFE-7100スプレー冷却実験と水スプレー冷却実験は実施できなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
【現在までの進捗状況】に記した課題を解決するため、さらに別種のメタルシールを試行するとともに、リーク部分に耐熱性接着剤を塗布することで、水スプレー冷却実験の実現を目指す。また、伝熱解析により表面温度と熱流束を評価し、濡れ開始条件の定量化を目指す。
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| Causes of Carryover |
大サイズ伝熱面及び高温面初期温度400℃を実現するスプレー沸騰冷却実験装置が完成に至らず、高温用熱媒体油の使用量が少なかったため。
次年度以降に熱媒体油を含めた消耗品類として使用する予定である。
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