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垂直高温面に沿って液膜を流下させると、液膜先端部は急激な沸騰による液膜の剥離・飛散を伴いながら、壁面温度の低下に従って徐々に流下する。この流下液膜によるリウェッティング現象は、軽水炉の想定事故である冷却材喪失事故にともなう非常用炉心冷却時に重要なものである。
この現象に関して、多くの実験的及び理論的研究が行われており、様々な液膜先端移動速度化リウェッティング速度)に対する計算法が提案されている。しかしながら、これらのモデルでは液膜先端部壁温(リウェッティング温度)とぬれ域表面の熱伝達率及びその分布を与える必要があり、そしてこの熱伝達率分布は液膜先端部直後で大きく変化するものと考えられている。このような液膜先端付近の熱伝達律分布を検討した研究は、過去に数編存在するが、リウェッティング温度と併せて、明確になったとはいい難い。また、このリウェッティング現象は、遷移沸騰熱伝達と深く関連をもつが、この遷移沸騰自信が未解決な領域である。本研究は、流下液膜によるリウェッティング現象の機構解明を目的とし、液膜先端部近傍で発生する沸騰熱伝達、特に遷移沸騰熱伝達に注目する。
当該年度は、実用熱機器で遭遇する伝熱面表面の酸化膜及び熱機器の小型化また高転換炉で重要になる流路間隙が及ぼす、リウェッティング速度、リウェッティング温度及び液膜先端部近傍の熱伝達率分布への影響を実験的に検討した。この結果、(1)清浄面に比べて、酸化膜付加面の方がリウェッティング速度が大きくなること、(2)酸化膜付加面に関して、狭い流路(8mm)内の液膜冷却時の方がリウェッティング速度が減少すること、そして、(3)上述の結果には、遷移沸騰熱伝達が大きく関与していることを示した。残念ながら、当初予定していた表面の溝の付加に及ぼすリウェッティング速度の依存性については検討出来なかったが、伝熱面を製作中であり、早期に実験できる予定であ。
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