| 研究概要 |
加熱条件下の壁温・液膜挙動の実験的把握:垂直加熱管内の空気-水系噴霧流による壁温および液膜挙動を実験的に把握した.管壁温度を多点・時系列測定することで,管内壁上の均一およびリビュレット(すじ)状の液膜挙動を確認すると共に,リビュレット状液膜領域における壁温変動は従来の水蒸気-水単成分系蒸発管内に比べ大変動幅かつ長周期であることを確認した.またコンダクタンスプローブ法により従来ほとんど行われていない加熱液膜厚さの定量的測定を行った.
非加熱条件下の液膜挙動の実験的把握:加熱試験部と同一形状の非加熱透明アクリル管内の液膜厚さ測定にコンダクタンスプローブ法を適用した.また,液膜破断条件下での限界液膜厚さ測定,および気液界面せん断応力測定を行った.その結果以下の結論を得た.(1)実測と解析の液膜厚さの比較から本測定手法の健全性および対象液膜は層流であることを確認.(2)気液界面せん断応力は平均液膜厚さ支配の従来の実験式と妥当に一致.(3)液膜破断現象は液膜流量の増減に伴う履歴を有する.(4)従来の報告同様,限界液膜厚さは気液界面せん断応力と良好な相関を有する.
数値解析手法の構築および実験結果との比較検討:実験結果を基に試験部管内流れ方向を「均一液膜領域」と「リビュレット状液膜領域」に分割した数値解析手法を構築し,実験結果との比較検討を行った.その結果以下の結論を得た.(1)壁温の解析結果は均一液膜領域において測定値を良好に再現し得る.(2)本解析結果に周方向熱伝導を考慮することでリビュレット状液膜領域の最大壁温変動幅を妥当に予測し得る.(3)限界液膜厚さの予測値と気液界面せん断応力の相関は非加熱実験ならびに従来の報告と妥当に一致.(4)空気単相流に対する伝熱促進率は均一液膜領域で最大7倍程度を示すが,リビュレット状液膜領域では急減する.
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