2022 Fiscal Year Annual Research Report
非加熱副流路構造による非共溶性混合媒体強制対流沸騰の限界熱流束増大効果
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20K04315
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
河南 治 兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (20382260)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 非共溶性 / 混合媒体 / 沸騰 / 伝熱 / 流動沸騰 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高密度低沸点媒体(FC-72)と低密度高沸点媒体(水)の組み合わせからなる非共溶性混合媒体を用いた沸騰伝熱における限界熱流束(CHF)の基礎的知見が不足している現状を打破するため、昨年度までの知見を基に、流動沸騰用の試験部を設計、製作した。新たに設計した流路は、流路高さを1mmの狭隘流路とし、流路幅を73mm、その中央部に幅30mmの加熱部がある構造とした。すなわち、加熱部両側に、幅23mmの非加熱流路が存在する。水とFC-72の流量比を0:5, 1:54, 2:3, 3:2, 4:1, 5:0と変化させ、合計流量は0.5L/minで一定とした。実験結果は、熱伝達率は水:FC-72の流量比が4:1のときに、加熱部全体に渡って水単成分（水:FC-72=5:0）よりも高い熱伝達率を示した。一方、CHFは水の流量比が大きくなるに従って大きくなり、水単成分の場合がもっとも高いCHFとなった。FC-72は試験部下流においても非加熱流路部分に沿って残っていることが確認できるが、加熱部におけるCHF増大には寄与しなかった。
以上、これまで流速０の状態を模擬したプール沸騰実験によって、(1)プール沸騰では、CHFは高密度低沸点媒体の液高さの影響を受けること、(2)伝熱面上に高密度低沸点媒体が存在しない場合にも、系のなかに高密度低沸点媒体が存在していれば高いCHFが得られること、(3)CHFは本条件内では最大で水の2倍程度であること、が明らかとなった。しかし、流動沸騰においては、加熱部両側に非加熱流路を設定することで、試験部下流域でもFC-72が存在できる狭隘流路の加熱試験部を製作したが、その効果はCHF増大に対して有効ではなかった。
今後は、プール沸騰の際に見られる沸騰冷媒遷移現象が生じるよう、加熱流路高さを5mm程度に大きくすることで、非共溶性混合媒体による流動沸騰のCHF増大を実現したい。
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