2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Flow Boiling Heat Transfer and Critical Heat flux of Seawater with Deposited Sea Salt
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17K06216
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
小泉 安郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 嘱託 (20215156)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
劉 維 九州大学, 工学研究院, 准教授 (70446417)
上澤 伸一郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (80737073)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流動沸騰 / 熱伝達 / 限界熱流束 / 海水 / 海水塩 / 析出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テスト流路は10mm×1mm、全長316mmの矩形である。カートリッジヒーターで加熱される10mm×60mmの銅製伝熱面は流路入り口から221mmの位置に設置される。伝熱面温度は４か所、15mm間隔で熱電対により測定した。流体には人工海水を用い、海水濃度及び流量を変えて実験を行った。流路上面の透明壁を通して流動状態を高速度カメラを用いて観察、また、レーザー変位計による伝熱面上析出物層厚さの測定を行った。実験は大気圧下で行われた。
海水流動沸騰では加熱熱流束の上昇に伴い、伝熱面に硫酸カルシウムの析出が発生した。この析出は、海水濃度が高いほど低熱流束で開始し、析出が始まると加熱量一定下壁面温度は経時的に上昇を開始した。流動沸騰熱伝達ではこの伝熱面温度逸走開始時熱流束はプール沸騰熱伝達に比べて高いが、伝熱面温度逸走開始時熱流束は海水濃度に共に比例する関係が有った。得られた結果から熱流束ゼロで析出開始点の海水濃度を推測すると、流動沸騰熱伝達、またプール沸騰熱伝達共に硫酸カルシウムの飽和溶解度11wt%に近い値であった。流動沸騰では伝熱面近傍での流体攪拌がプール沸騰より強いことが、流動沸騰とプール沸騰とでの析出開始濃度の違いを生み出していると推測される。海水濃度を飽和濃度近くにした流動沸騰熱伝達実験で、硫酸カルシウム析出開始後に伝熱面温度の変動が発生した。析出層表面温度は析出開始時の伝熱面温度にあるとして硫酸カルシウム熱伝導率と熱流束値から算出した析出層厚さと、レーザー変位計による析出層厚さ測定値の比較から、この伝熱面温度変動は析出層剥離の繰り返し発生によるものであることを明らかとした。
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