多成分流体の沸騰熱伝達係数と限界熱流束の予測法に関する研究

• 研究課題/領域番号: 14550187
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 熱工学
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 藤田 恭伸 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (90037763)
• 研究分担者: 内田 悟 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (80038041)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 3,800千円 (直接経費: 3,800千円); 2003年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 2002年度: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
• キーワード: 多成分混合液 / 核沸騰 / 熱伝達係数 / 限界熱流束 / 整理式 / ボイリング レンジ / マランゴニ数 / 多成分流体 / 混合液 / 核沸騰熱伝達 / 熱伝達係数の予測法 / 限界熱流束の予測法 / 熱伝達の予測法

研究概要

(1)種々の二成分及び三成分混合液について,核沸謄熱伝達係数の測定を行った.測定の結果,混合液の熱伝達係数は低沸点成分の濃度の増加とともに各構成純成分から予測される理想状態の熱伝達係数よりは低下することが分かった.この熱伝達係数の低下はボイリングレンジと関係づけられ,主パラメータとした整理式が開発された.この整理式は二成分あるいは三成分混合液の測定データを±25%で再現できる.
(2)7種類の二成分混合液について限界熱流束に関する測定を行った.混合液の限界熱流束は低沸点成分の濃度増加に伴い,各構成純成分の内挿値である理想状態の限界熱流束値より増加する混合液もあり,減少する混合液もある.ポジティブ混合液は限界熱流束を増加させ,ネガティブ混合液は減少させる.このような限界熱流束の挙動は合体気泡と伝熱面の間の薄い液膜のマランゴニ流れと関係づけられた.限界熱流束の機構を明らかにするため無次元マランゴニ数を導入した実験整理式を提案し,十分な成果を得た.

研究成果

• [文献書誌] Yasunobu Fujita, Masayuki Tsutsui: "Fully Developed Nucleate Boiling of Three Component"Proceedings of the 5^<th> International Conference on Boiling Heat Transfer. 1. 1-9 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 筒井正幸, 藤田恭伸: "混合液における核沸騰気泡の挙動"第40回日本電熱シンポジウム講演論文集. 1. 147-148 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 筒井正幸, 藤田恭伸: "混合液の核沸騰限界熱流束"第41回日本電熱シンポジウム講演論文. 1. 25-26 (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Yasunobu Fujita, Masayuki Tsutsui: "Fully Developed Nucleate Boiling of Three Component Mixtures"Proceedings of the 5^<th> International Conference on Boiling Heat Transfer. Vol.1. 1-9 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masayuki Tsutsui, Yasunobu Fujita: "Bubble Behavior in Nucleate Boiling of Mixtures"Proceedings of the 40^<th> Heat Transfer Symposium Japan. Vol.1. 147-148 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Masayuki Tsutsui, Yasunobu Fujita: "Critical Heat Flux in Nucleate Boiling of Binary and Ternary Mixtures"Proceedings of the 41^<th> Heat Transfer Symposium Japan. Vol.1. 25-26 (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Fujita, M.Tsutsui: "Fully Developed Nucleate Boiling of Three Component Mixtures"Proc.of the 5th International Conference on Boiling Heat Transfer. Vol. 1. 1-9 (2003)
• [文献書誌] 筒井正幸, 藤田恭伸: "混合液における核沸騰気泡の挙動"第40回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 1巻. 147-148 (2003)
• [文献書誌] 筒井正幸, 藤田恭伸: "混合液の核沸騰限界熱流束"弟41回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定). (2004)
• [文献書誌] 筒井正幸, 藤田恭伸: "三成分混合液の核沸騰(発生気泡の挙動)"第39回日本伝熱シンポジゥム講演論文集. 3巻. 707-708 (2002)
• [文献書誌] 筒井正幸, 藤田恭伸: "三成分混合液の核沸騰(熱伝達予測法の検討)"第39回日本伝熱シンポジゥム講演論文集. 3巻. 709-710 (2002)
• [文献書誌] Y.Fujita, M.Tsutsui: "Experimental Investigation in Pool Boiling Heat Transfer of Ternary Mixture and Heat Transfer Correlation"Experimental Thermal and Fluid Science. Vol.26. 237-244 (2002)
• [文献書誌] Y.Fujita, Q.Bai: "Bubble Dynamics and Heat Transfer in Mixture Boiling"Proc.12th International Heat Transfer Conference. Vol.1. 93-104 (2002)
• [文献書誌] Y.Fujita, Y.Yang, N.Fujita: "Boiling Heat Transfer in a Narrow Rectangular Channel of Small Aspect Ratio"Proc.6th ASME-JSME Thermal Engineering Joint Conference. (発表予定). 1-8 (2003)