2019 Fiscal Year Annual Research Report
Liquid-vapor phase diagram in porous media heated laterally
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18K13700
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
西川原 理仁 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50757367)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 多孔体 / 気液二相流 / フィンガリング / Phase displacement / 三相界線 / Capillary evaporator |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多孔体内二相流は、地中のエネルギー資源の回収、二酸化炭素の地下貯蔵、相変化を利用した熱輸送デバイス（ループヒートパイプ）などで現れ、工学的に重要な現象である．多孔体内での相分布や相界面形状によって、システムやデバイスの性能、効率が変化する。しかしながら、多孔体内の空隙構造は不均一で内部の流動は複雑になることから、二相流や相分布挙動は詳細には解明されていない．特に本研究では、多孔体と壁面との間の流動を対象とし、可視化装置による観察によって気液二相流および相分布挙動を調査した。
多孔体と壁面との間の気液二相流を観察可能な可視化装置を新たに構築した。二重のぞき窓を有する真空チャンバ内の下部窓の下側に接するように多孔体を固定し、下部窓の中心部に細孔加工を施し、細孔から気体を侵入させ液体で満たされた多孔体内の排水過程を再現し、多孔体と下部窓の壁面との間での気液界面挙動を上から上部窓を通して観察した．気相領域が拡大し多孔体の端に貫通し相分布変化が落ち着くまでを観察し、気液相界面形状や飽和度を画像から定量的に評価した．気体の注入速度、流体、多孔体材料を変更することで、キャピラリー数、気体と液体の粘性比、多孔体と流体との接触角、細孔径サイズの影響を調査した。
キャピラリー数が増加すると気液界面形状がキャピラリーフィンガリング(CF)からヴィスカスフィンガリング(VF)に遷移することが観察された．本実験で行った条件ではCa=2.0×10-1からCa=2.0×10-2の間にVFとCFの遷移領域があった．熱輸送デバイスで重要となる三相界線長さに関しては、多孔体材質の比較では，気液界線長さはすべてのキャピラリー数で純銅が一番長い．VFの時，気液界線長さはキャピラリー数，粘性比が大きいときおよび接触角が小さいとき長くなるという結果が得られた．
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Research Products
(3 results)
