管内強制流動沸騰限界熱流束に対する流路形状及び圧力の効果の系統的研究

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62460233
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 西原 英晃 京都大学, 原子炉実験所, 教授 (50025920)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三島 嘉一郎 京都大学, 原子炉実験所, 助教授 (60027472)
• Keywords: 限界熱流束 / ドライアウト / 狭間隙流路 / 非円管流路 / 円管流路 / 冷壁効果 / 圧力の効果 / 管内流

Research Abstract

平成元年度は、円管流路で半周のみ加熱の試験部及び高転換軽水炉の稠密格子炉心を模擬した異形流路の試験部を用いて実験を行った。
半周加熱円管流路の実験では、円管(全周加熱)と異り、限界熱流束はややクォリティが低いところで起こった。これは加熱面がドライアウトした状態でも、非加熱面には液膜が残っているためと推測された。この考えに基づいて冷壁効果を考慮し限界クォリティを算出し、これと実験デ-タとを比較したところ、ほぼ両者は一致することが分かった。しかし、微少流量あるいは高流量においては一致は悪くなる。その原因は微少流量ではフラッディングによる限界熱流束に、高流量ではドライアウトより、むしろDNB型の限界熱流束に近づくためと考えられる。これらの結果は従来のデ-タと矛盾しない。
異形流路の試験部は、ヒ-タと絶縁体とをセラミックボンドで接合していたが、この接合状態が悪く、漏水があったため、十分なデ-タは得られなかった。現在、この試験部は補修しており、これと並行して新たに設計改良した試験部を製作した。
実験計画が大幅に遅れたために、長方形流路及び円環状流路は今後引き続き実施する予定である。また、フロンを用いた実験は、フロンと水との切り換えの際のフロンと水の混合物の処分の問題があり、水による一連の実験が終了後に実施することにした。
これらの実験に並行して、二相流モデルによるドライアウトの予想の作業も進めた。昨年度一応まとまったドライアウト・モデルができたが今年度はよりモデルの精度を向上させるため、二流体モデルを用いた計算コ-ドを使用し、これに適当なエントレインメント-デポジションの相関式を組み込んで、ドライアウトの予測を試みた。しかし、現時点では細部にわたって実験デ-タに一致する結果は得られていない。

Research Products

• [Publications] Kaichiro Mishima: "Critical Heat Flux for Low Pressure Water in a Vertical Round Tube" Annual Reports of the Research Reactor Institute Kyoto University. 20. 174-180 (1987)
• [Publications] Kaichiro Mishima: "Dryout Model for Critical Heat Flux at High and Intermediate Quality Region" Annual Reports of the Research Reactor Institute Kyoto University. 22. 1-13 (1989)
• [Publications] Kaichiro Mishima: "Mechanisms of Critical Heat Flux for Low Pressure Water in a Uniformly Heated Round Tube" International Journal of Heat and Mass Transfer.
• [Publications] Kaichiro Mishima: "Critical Heat Flux for Low Pressure Water in Narrow Ducts with Different Geometry" International Journal of Heat and Mass Transfer.
• [Publications] Kaichiro Mishima: "Effect of Pressure on Critical Heat Flux in Narrow Ducts" International Journal of Heat and Mass Transfer.