| 研究課題/領域番号 |
11650200
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
熱工学
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
戸倉 郁夫 室蘭工業大学, 工学部, 助教授 (00002931)
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| 研究分担者 |
鈴木 淳 室蘭工業大学, 工学部, 助手 (20241408)
岸浪 紘機 室蘭工業大学, 工学部, 教授 (10002891)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2000年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
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| キーワード | 液体泡沫 / 非ニュートン流体 / 強制対流 / 熱伝達 / 円筒伝熱面 / 気液二相流 / 熱伝達率 |
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| 研究概要 |
新しい冷却媒体としての利用が期待される、水-空気系泡沫を流体とする強制対流熱伝達の研究を行なった。二年間にわたる実験を主とした研究によって、以下の事項を明らかにすることができた。
○伝熱面温度が373K以下の場合
流動泡沫の熱伝達率の値は、水と空気の場合の中間の値となる。これは、泡沫を冷却剤として使用するとき、水冷と空冷の中間の冷却速度が得られることを示している。また,熱伝達率の値は、泡沫の流速の増加、および、泡倍率の減少とともに大きくなる。泡沫の熱伝達率は、泡沫伝熱面と泡沫の温度差が増加するほど、大きな値を示すことがわかった。特に、伝熱面温度が373Kに近づくほど、熱伝達率の増加割合が大きくなる。この原因の一つとして、泡沫の空隙内での水蒸気拡散による潜熱移動が熱伝達に寄与していることが、泡沫の有効熱伝達率を使用した数値解析結果によって明らかにされた。
○伝熱面温度が373Kを超える場合
熱流束を徐々に増加させる場合、伝熱面温度が上昇し、373Kに達すると泡沫液の沸騰が始まる。さらに、熱流束の値を上げてゆくと、しばらく373Kを保った後、伝熱面温度が急に上昇する傾向が見られた。この373K付近の泡沫の熱流束は、水の単相流よりも高い値となることがわかった。他の温度領域では、水よりも低い熱流束の値を示す。伝熱面温度が373Kから上昇し始める時点の熱流束の値(約10^5W/m^2のオーダー)は、泡沫の流速と液含有量が小さいほど、つまり、伝熱面に到達する液量が少ないほど、低い値を示す。さらに、低過熱度領域では、伝熱面温度の変化に対する熱流束の変化割合が小さい。したがって、泡沫の流速と液含有量を変化させることで、低過熱度域の熱流束の値、さらには泡沫を冷却媒体として使用する場合、冷却速度の調節が可能であると考えられる。
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