2014 Fiscal Year Research-status Report
噴霧・噴流冷却時の局所的固液接触初生・拡大プロセスの可視化計測と伝熱解析
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26420142
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
永井 二郎 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70251981)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 沸騰 / 固液接触 / MHF点 / 噴霧・噴流 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現有の噴流冷却・固液接触可視化装置を改良し、可視化伝熱面であるサファイア板に穴空け加工を行い、シース熱電対（シース外径1mm）による表面温度測定を試みた。試験液体にHFE-7100（沸点60℃）を用い、サファイア板初期温度約250℃の状態から噴流冷却を行った際、膜沸騰状態（全面乾燥状態）から局所的濡れが発生する時の表面温度測定を行った。その結果、シース熱電対位置の濡れ開始温度（MHF点温度に相当）は、試験液体の自発核生成温度とライデンフロスト温度の間に分布することが分かった。また、噴流の流量密度増加に伴い濡れ開始温度も増大することが分かった。
同時に、試験液体を水に変更しサファイア板初期温度が約400℃に設定可能な装置の設計を行った。現有装置ではシール部分にシリコン系接着剤を用いていたが、そこを金属Oリングに変更し、サファイア板の形状・サイズも、現有の矩形（50mm角）から直径100mmの円板に変更させ、装置全体の設計をゼロから行った。製作完了には至らなかったが、サファイア板以外の部分の装置製作を開始した。制作中の可視化装置では、当初の計画内容に加えて、極細細線シース熱電対（シース外径0.1mm）による表面温度計測も加えた。上述の今年度の研究成果は、シース熱電対部分の熱容量等の違いにより、特異点の現象を捉えている可能性を否定できない。そのため、熱容量の問題を極力排除しつつ、固液接触可視化と濡れ開始表面温度を同時に可能とする装置に変更した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
試験液体を水に変更しサファイア板初期温度が約400℃に設定可能な装置の製作を完了する予定であったが、研究実績の概要に述べたように、濡れ開始表面温度の同時測定も行う意義が高いと判断し、その実験実施を優先させたため、新装置製作完了には至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成26年度に完了しなかった新装置製作をまず完了させ、当初の計画通りに、試験液体を水に変更しサファイア板初期温度が約400℃に設定可能な装置により固液接触状況の可視化実験を行う。追加として、可視化と同時に濡れ開始表面温度の測定も行い、より汎用性・信頼性のある結果を得たい。
伝熱解析については、過熱面内の非定常熱伝導解析を行う。表面の境界条件として、可視化で得られる知見をふまえて、他の文献に示される熱伝達境界条件を設定し計算を行う。
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| Causes of Carryover |
平成26年度～27年度の研究実施内容に一部修正が生じたため。 （以下、その詳細）
研究実績の概要に述べたように、平成26年度において、試験液体を水に変更しサファイア板初期温度が約400℃に設定可能な装置の製作を完了する当初予定であったが、研究実施途中の検討の結果、濡れ開始表面温度の同時測定も行う意義が高いと判断し、その実験実施を優先させたため、年度内に新装置製作完了には至らなかった。その装置製作作業の一部を平成27年度に持ち越したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額（B-A）分は、平成26年度に完了しなかった新装置製作のための費用（全て消耗品費）として使用する予定。
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