| 研究概要 |
メタノ-ル,エタノ-ル,nープロパノ-ル及び水の組み合わせからなる可溶性の二成分混合蒸気が水平な平滑管(外径18mm及び9.5mmの2種類の銅管)上で自由対流凝縮する場合について,組成比,蒸気圧力及び熱負荷を広範囲に変えて,凝縮形態(凝縮液の表面形状)の鶴察と熱伝特性の測定を行い,以下のことを明らかにした.
1.アルコ-ル類からなる二成分混合蒸気においては組成比及び熱流束によらず平滑な膜状となる.
2.水を含む二成分混合蒸気においては,アルコ-ル濃度及び熱流束によって滴状,縞状,リング及び膜状の四つの異なる凝縮形態が現われる.(1)アルコ-ル濃度が低い場合の凝縮形態は熱流束によらず滴状となる.(2)アルコ-ル濃度が高い場合の凝縮形態は,熱流束の増大とともに滴状,縞状,リング状,表面に微小な隆起をともなった膜状へと変化する.(3)アルコ-ル濃度がさらに高い場合の凝縮形態は,熱流束の増大とともに縞状,リング状,表面に微小な隆起をともなった膜状となる.(4)共沸点近傍では熱流束によらず平滑な膜状となる.
3.無次元液膜厚さ√Bo_<Ld>/Nu_<Ld>と気液界面液質量分率W_<1L1>との関係で凝縮形態の分類のマップを作成した.いずれの二成分混合蒸気も,おおむね,√Bo_<Ld>/Nu_<Ld><10^<ー2>で滴状,10^<ー2><√Bo_<Ld>/Nu_<Ld><1.5x10^<ー2>で縞状,1.5x10^<ー2><√Bo_<Ld>/Nu_<Ld><2.5x10^<ー2>でリング状,√Bo_<Ld>/Nu_<Ld>>2.5x10^<ー2>で膜状となる.
4.膜状とは異なる3種類の凝縮形態はすべて凝縮液膜の隆起によって生じることを明らかにし,その機構を定性的に説明した.
5.平均熱伝達に関する実験値を,二成分混合蒸気の鉛直平板上での層流自由対流膜状凝縮に関する本研究者らの理論を水平円管に拡張した式と比較した.凝縮液の平均熱伝達係数は,凝縮形態によって理論的予測値の1.1〜7倍高い値となる.
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