| 研究課題/領域番号 |
11650235
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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 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
大竹 浩靖 工学院大学, 工学部, 助教授 (40255609)
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| 研究分担者 |
宮下 徹 工学院大学, 工学部, 講師 (00100371)
小泉 安郎 工学院大学, 工学部, 教授 (20215156)
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| 研究期間 (年度) |
1999 – 2001
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| 研究課題ステータス |
完了 (2001年度)
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| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2001年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2000年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
1999年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
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| キーワード | 機械工学 / 熱工学 / 沸騰 / 濡れ / 熱力学的加熱限界温度 / 固液接触 / 遷移沸騰相関式 / 前進および後退接触角 / 遷移沸騰 / 熱力学的過熱限界温度 / 接触角 / 熱伝達 / 極小熱流束点 |
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| 研究概要 |
本研究は、沸騰熱伝達に残されたブレークスルーの一つである濡れ挙動を、化学熱力学的側面で検討・解明することを目的として、主として高過熱面上の微視的な濡れ情報を実験的に収集、その検討を行った。
初年度は、膜沸騰下の高温過熱面に液塊を当てた後の濡れの拡大・縮小様相を高速度撮影を通して観測した。2年度は、前出の実験に加え、定常遷移沸騰熱伝達の実験を通してそのメカニズムを検討した。特に、熱容量・伝熱面積比の大きい伝熱面で定常遷移沸騰を実現し、遷移沸騰熱伝達のデータの蓄積および気泡挙動の観察を行った。最終年度では、高過熱面の濡れ実験に関して、液塊の制御を行い、液塊の流量/流速が及ぼす濡れ挙動への影響を検討した。定常遷移沸騰熱伝達実験に関して、ボイド計による壁面近傍ボイド率の計測を行い、ボイド率と固液接触確率との関係を検討した。
この結果、膜沸騰下の濡れ実験より、(1)濡れ拡大開始温度が熱力学的過熱限界温度である、(2)過熱限界温度において部分的な濡れが発生するが液塊流量の減少とともに大規模な蒸気膜崩壊温度が低下する、(3)初期過熱面温度の増加および液塊流量の減少とともに、濡れの拡大速度が減少および濡れ領域が縮小する、(4)濡れの拡大過程において固気液界面先端と過熱面とのなす角度は常温下の動的前進接触角の上限値に近く、縮小過程においてはその角度は動的後退接触角の上限値に近い、ことを示し、濡れの駆動力(液動圧)とその抑制能力(過熱面温度)との関係を示した。また、定常遷移沸騰実験より、(5)無次元過熱度に注目した遷移沸騰熱伝達(固液接触割合)の相関式を提示、(6)加熱過程と冷却過程それぞれの遷移沸騰熱伝達には大きな差異がない、(7)壁面ボイド率と固液接触確率がほぼ等しくなる、ことを示し、遷移沸騰熱伝達に対して壁面温度がその支配パラメータであることを示唆した。併せて、そのモデル化を試みた。
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