2014 Fiscal Year Annual Research Report
微細構造を有する沸騰伝熱促進面による高熱負荷対応小温度差熱交換に関する基礎研究
| Project/Area Number |
24560233
|
|---|
| Research Institution | Kobe University |
|---|
Principal Investigator |
浅野 等 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10260647)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 勝美 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40420468)
竹中 信幸 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50171658)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 熱交換 / 沸騰熱伝達 / 強制対流 / 限界熱流束 / ドライアウト / 伝熱促進 / 膜沸騰 / ボイド率 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
小温度差での熱交換技術を確立するには，沸騰伝熱促進が求められる．研究代表者らは溶射被膜による多孔質伝熱面で核沸騰領域において平滑面に対し約10倍の伝熱促進効果が得られることを明らかにした．しかし，乾き度0.6から0.7において平滑伝熱面にはみられない熱伝達率の低下を確認した．一方，サブクール沸騰では，溶射加工面の場合，比較的低い加熱量でも沸騰気泡核が形成されるため高い熱伝達率が得られること，平滑面より高い限界熱流束が得られることを確認した．そこで，溶射被膜での特徴的な現象として，高乾き度での伝熱劣化，高サブクール度での限界熱流束向上について，気液界面構造と熱伝達性能の相関について研究を行った．
平成24年度には，誘電率が低い冷媒に対応でき，流体に非接触で計測可能な静電容量ボイドセンサを製作し，沸騰流のボイド率を計測した．平成25年度には，飽和沸騰高乾き度を対象とし，沸騰流での熱伝達率とボイド率，同じ乾き度の断熱二相流でのボイド率を計測，比較した．その結果，溶射被膜ではボイド率は熱流束の影響を受け，沸騰二相流のほうが低い値を示した．平滑面では熱流束の影響が小さかった．溶射被膜では沸騰核生成過熱度が小さく，薄い液膜厚さでも核沸騰が得られるため，流路中央での界面せん断力が大きくなり，液が流路の両側へ押しやられ，核沸騰による高い熱伝達率が得られる流動条件であっても，部分的なドライアウトが発生し，熱伝達率低下の要因となったことが明らかとされた．平成26年度には，サブクール沸騰でのDNBについて研究を行った．伝熱面にかかわらず，DNBにいたる直前，伝熱面近傍での蒸気泡合体による膜形成とその崩壊によるボイド率の大きな変動が観察された．蒸気膜の形成は局所ボイド率に依存しているが，完全に膜沸騰へ至る条件は伝熱面によらずほぼ同じ壁温であった．界面構造の制御によって限界熱流束向上が図れると言える.
|
Research Products
(10 results)
