2010 Fiscal Year Annual Research Report
極低温固液二相スラッシュ流体の伝熱・流動複合機構の研究
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21360091
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
大平 勝秀 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30375117)
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| Keywords | 熱工学 / 流体工学 / スラッシュ流体 / 固液二相流 / 水素 / 強制対流熱伝達 / 再生可能エネルギー / 極低温流体 |
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| Research Abstract |
本研究の目的はスラッシュ流体の圧力損失低減と圧力損失低減から起因する熱伝達劣化が同時に複合する伝熱・流動メカニズムについて、固体粒子の挙動・融解も含めて定量的、系統的に解明する。また、管内伝熱・流動解析プログラムの高精度化を行う。固体粒子の挙動・融解の影響を明らかにするため、加熱部を延長した内径15mmの円管、内径12mmの矩形管、内径15mmのコルゲート管の3種類の水平管を使用して低流速域、高流速域での実験を可視化観察も含めて行った。固体粒子の融解を考慮した円管実験では圧力損失低減、熱伝達劣化が発生する流速、固相率の領域が明らかとなった。矩形管では管内で発生する乱流エネルギーが大きく、その結果、圧力損失低減量、熱伝達劣化量が円管の場合より小さくなる結果を得た。二次流れの影響も含め、23年度も実験を行う。輸送用長距離配管や超伝導送電の冷媒用配管に使用されるコルゲート管について、21年度と形状の異なるコルゲート管を用いて圧力損失測定を行った結果、圧力損失低減効果が再度確認された。平滑円管と同様、管中央部に移動した固体粒子群が管壁の液体層(もしくは凹凸部)で発生する乱流の発達、および管中央部への乱流の拡散を抑制することが圧力損失低減の要因と考えられ、現象の解明が進展した。数値解析については、円管から矩形管へと適用範囲を拡大し、解析結果と実験結果の比較・検討を行った。その結果、圧力損失低減効果と物性値の温度変化の影響を除き、圧力損失、熱伝達係数が推定可能となった。今後、低減現象のモデル化を進め、プログラムの高精度化を行う。
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