• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2007 Fiscal Year Annual Research Report

スラッシュ窒素の強制対流熱伝達特性に関する研究

Research Project

Project/Area Number 18360096
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

大平 勝秀  Tohoku University, 流体科学研究所, 教授 (30375117)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 石本 淳  東北大学, 流体科学研究所, 准教授 (10282005)
Keywords極低温流体 / 強制対流熱伝達 / 固液二相流 / スラッシュ窒素 / スラッシュ水素 / 再生可能エネルギー / 再使用型宇宙輸送機 / 超伝導機器
Research Abstract

本研究は、配管内を流動する極低温スラッシュ窒素(液体窒素と固体窒素粒子が混在する固液二相流体、温度63K)の強制対流熱伝達現象、および伝熱が原因で発生する不安定流動現象を実験的、理論的に解明することを目的とする。また、得られた実験データおよび理論的な検討をもとに、スラッシュ流体の三次元管内固液二相流動解析コードを開発し、数値シミュレーションによる伝熱・流動現象の評価手法を確立する。
本年度は、2種類の熱伝達測定用ヒータ管(銅製、内径15mm、10mm)を新規に製作し、スラッシュ窒素流動試験装置にて実験を行った。取得したスラッシュ窒素およびサブクール液体窒素(温度63K)の強制対流熱伝達特性および伝熱時の流動特性を流体力学、伝熱工学の両面から検討を行った。実験条件は、流速1〜5m/s、固相率0〜40wt%、熱流束10、30kW/m^2である。流動・伝熱時にスラッシュ窒素の圧力損失が液体窒素より低下するもしくは同程度となる圧力損失低減効果と、低減効果に起因する熱伝達劣化現象を本研究にて初めて明らかにした。本成果は、スラッシュ流体を超伝導送電の冷媒として使用する際、ポンプ動力の低減が可能となり、機器の破壊に至るクエンチ等熱暴走現象を未然に防止する上で重要な成果である。
昨年度開発したスラッシュ窒素の三次元管内流動解析プログラムを改良し、解析を実施した。流速、固相率の違いによる流動解析結果をPIV法(粒子画像流速測定法)による流速測定結果と比較した結果、良好な一致を確認したことから、高精度な流動解析が可能である。スラッシュ水素の流動解析についても、物性を考慮して計算した結果、流体力学的に妥当な解析結果が得られており、スラッシュ流体の評価手法として活用できる。

  • Research Products

    (12 results)

All 2008 2007

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results)

  • [Journal Article] スラッシュ窒素の圧力損失低減効果と熱伝達特性2008

    • Author(s)
      大平 勝秀
    • Journal Title

      第78回2008年度春季低温工学・超電導学会講演概要集 (印刷中)

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] Heat Transfer Characteristics of Slush Nitrogen in Turbulent Pipe Flows2008

    • Author(s)
      Katsuhide Ohira
    • Journal Title

      Advances in Cryogenic Engineering 53

      Pages: 1141-1148

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] スラッシュ窒素の水平管内二相流動特性に関する数値解析2007

    • Author(s)
      向井 康晃
    • Journal Title

      日本混相流学会年会講演会2007講演論文集

      Pages: 54-55

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] スラッシュ窒素の管内流動特性に関する数値解析2007

    • Author(s)
      向井 康晃
    • Journal Title

      第77回2007年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集

      Pages: 284

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] 水平管内を流動するスラッシュ窒素の熱伝達特性2007

    • Author(s)
      高橋 則史
    • Journal Title

      第77回2007年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集

      Pages: 285

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] スラッシュ水素実用化のための熱・流動現象の研究2007

    • Author(s)
      大平 勝秀
    • Journal Title

      第77回2007年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集

      Pages: 287

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Journal Article] スラッシュ窒素の管内熱・流動特性について2007

    • Author(s)
      大平 勝秀
    • Journal Title

      第27回水素エネルギー協会大会予稿集

      Pages: 61-64

  • [Journal Article] Numerical Study on Solid Particle Behavior of Slush Nitrogen Two-Phase Flow in a Horizontal Pipe2007

    • Author(s)
      Yasuaki Mukai
    • Journal Title

      Proceedings of The Seventh International Symposium on Advanced Fluid Information

      Pages: 296-297

  • [Journal Article] Experimental Study of Heat Transfer in Slush Nitrogen Pipe Flow2007

    • Author(s)
      Norifumi Takahashi
    • Journal Title

      Proceedings of The Seventh International Symposium on Advanced Fluid Information

      Pages: 298-299

  • [Presentation] スラッシュ窒素の熱・流動特性について-スラッシュ水素実用化に向けて-2008

    • Author(s)
      大平 勝秀
    • Organizer
      第3回電気・水素複合エネルギーシステム研究会
    • Place of Presentation
      仙台市 東北大学
    • Year and Date
      2008-01-11
  • [Presentation] 液体水素およびスラッシュ水素技術の開発と環境問題への応用2007

    • Author(s)
      大平 勝秀
    • Organizer
      日本伝熱学会東北支部企画平成19年度秋季伝熱セミナー
    • Place of Presentation
      山形県西置賜郡白鷹町
    • Year and Date
      2007-10-20
    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [Presentation] Heat Transfer Characteristics of Slush Nitrogen in Turbulent Pipe Flows2007

    • Author(s)
      Katsuhide Ohira
    • Organizer
      2007Cryogenic Engineering Conference
    • Place of Presentation
      米国テネシー州チャタヌーガ
    • Year and Date
      2007-07-19

URL: 

Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi