| 研究課題/領域番号 |
15360109
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
塩津 正博 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20027139)
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| 研究分担者 |
畑 幸一 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助手 (60115912)
白井 康之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (60179033)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
11,000千円 (直接経費: 11,000千円)
2005年度: 2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
2004年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2003年度: 6,300千円 (直接経費: 6,300千円)
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| キーワード | 超臨界圧 / 超流動ヘリウム / 常流動ヘリウム / 層流熱伝達 / 乱流熱伝達 / 臨界熱流束 / 層流 / 乱流 / 熱伝達 / 常流動ヘリウミ / 臨界熱流速 |
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| 研究概要 |
超臨界圧液体ヘリウム強制対流熱伝達の知識は、CICC導体を用いた超電導コイル冷却設計や安定性解析の基礎データとして重要である。本研究では、まず、同一の試験流路と発熱体を用い、種々の圧力下で常流動ヘリウム(HeI)及び超流動ヘリウム(HeII)の強制対流熱伝達実験を行い次の知見を得た.
・臨界圧未満の圧力におけるHeIの臨界熱流束は、流速と共に上昇する。低流速域で圧力の影響が著しく、圧力が高いほど低い。
・超臨界圧HeIの場合、ある熱流束まで熱伝達の良い領域があり、それを越えると熱伝達の悪い領域がある。前者の領域の上限も、擬似臨界熱流束として取り扱い、比較検討した。
・臨界圧未満の圧力におけるHeIIの臨界熱流束は、液温が低いほど流速が大きいほど大きい。
・超臨界圧HeIIの場合、臨界以下の圧力と同様、臨界熱流束以上に熱伝達の悪い領域が存在する。臨界熱流束は、2.0atmのデータと殆ど変わらない。
次に、比較的長い試験ダクト(長さ420mm,流路断面積3×20mm2)中央に3種類の試験発熱体(長さ20mm40mm80mm巾6mmを設け、安定性解析の基本となる、超臨界圧下で流れは十分発達しているが温度境界層は未発達である場合の熱伝達を、圧力2.8atm、流速0〜3.2m/s、液温2.2〜6.5Kで求め、次の結論を得た。
・各流速の熱伝達曲線は、Kapitza抵抗の影響を受けた勾配の大きい領域と、勾配の小さい領域からなる。
・熱伝達係数は、入り口液温度が低いほど、流速が大きいほど、発熱体長さが短いほど大きい。
・流速依存性は、低流速域より高流速域の方がはるかに強い.前者は層流域、後者は乱流域と推測される。
・実験結果を基に、層流域、乱流域の熱伝達表示式を提示した。層流から乱流への遷移条件としてレイノルズ数Re1.0×10^5(流速に換算すると0.4m/s)をえた。
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