Understanding dynamic heat transfer characteristics of dropwise condensation using high-speed thermal visualization techniques

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K14194
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 19020:Thermal engineering-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Kita Yutaku 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 客員助教 (40840616)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 伝熱 / 滴状凝縮 / 可視化 / 濡れ性 / 感温塗料

Outline of Final Research Achievements

Towards the improvement of condensation heat transfer for efficient energy systems, a local and transient heat transfer visualisation technique has been developed. Using temperature sensitive paints (TSPs), thermographic images during condensation heat transfer have been obtained for the first time, to the best of our knowledge. This achievement enables to observe the behaviour of condensate droplets and accompanying heat transfer in detail, providing insight into the heat transfer mechanism of efficient "dropwise" condensation. This technique also allows us to identify the key design parameters for heat transfer surfaces that enable sustainable dropwise condensation.

Free Research Field

相変化伝熱

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

相変化（沸騰・凝縮）を伴うエネルギーシステムにおいて、凝縮部は長年の間、エネルギー効率のボトルネックであった。凝縮には二つの形態（滴状、膜状）があり、滴状凝縮は高い熱伝達率を持つことは知られていたが、現象の複雑さから、伝熱量および低効率な膜状凝縮への遷移条件の予測が困難であった。そのため、現状は膜状凝縮を前提とした運用が行われている。本研究は、従来の凝縮研究に新たなアプローチを加え、滴状凝縮の物理機構解明に大きく寄与するものであり、学術的および工学的に価値の高いものである。