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高温固体に入射する水溶性高分子ポリマー水溶液液滴の固液界面現象と被膜形成の素過程

研究課題

研究課題/領域番号 15K05825
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 熱工学
研究機関京都大学

研究代表者

藤本 仁  京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (40229050)

研究分担者 宅田 裕彦  京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20135528)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードaqueous polymer / boiling heat transfer / flow visualization / spray cooling / droplet dynamics / スプレー冷却 / 水溶性ポリマー / 熱分解 / 沸騰熱伝達 / 対流 / 焼き入れ噴霧冷却 / 液滴 / 水溶性高分子ポリマー / 可視化実験 / 高分子ポリマー
研究成果の概要

金属材料を強化する焼き入れ冷却では,水溶性ポリマー水溶液が冷媒として用いられることがある.この冷媒によるスプレー冷却特性の素過程を解明するため,加熱固体面に衝突する単一液滴の衝突挙動,液滴と固体間の熱移動,および液滴衝突途中に固体面に形成されるポリマー被膜を可視化実験により研究した.その結果,ポリマー被膜はその熱分解温度以上に加熱された固体面でも一時的に形成されることがあること,また被膜形成から消失までの時間は固体面温度や固体の熱物性の影響を受けることが明らかになった.さらに,ポリマー被膜は液滴と固体間の熱移動を妨げる熱抵抗層として作用し,焼入冷却時の製品不良を軽減することを確認した.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Transient contact behavior of aqueous polymer solution droplets with transparent hot solid2018

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Fujimoto, Shogo Sakane, Takayuki Hama, Hirohiko Takuda
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 96 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2018.02.026

    • NAID

      120006596511

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deformation behavior of two droplets successively impinging obliquely on hot solid surface2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Fujimoto, Soushi Yoshimoto, Ken Takahashi, Takayuki Hama, Hirohiko Takuda
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 81 ページ: 136-146

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2016.10.009

    • NAID

      120006305977

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamics and heat transfer characteristics of oil-in-water emulsion droplets impinging on hot stainless steel foil2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Fujimoto, Wataru Obana, Masayoshi Ashida, Takayuki Hama, Hirohiko Takuda
    • 雑誌名

      Experimental Thermal and Fluid Science

      巻: 85 ページ: 201-212

    • DOI

      10.1016/j.expthermflusci.2017.02.024

    • NAID

      120006305976

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] AN EXPERIMENTAL STUDY OF COLLISION OF DROPS WITH A HOT SOLID BY MEANS OF THREE-DIRECTIONAL FLASH PHOTOGRAPHY2017

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Fujimoto, Masayoshi Ashida, Shogo Sakane, Takayuki Hama, Hirohiko Takuda
    • 学会等名
      1st Asian Conference of Thermal Science
    • 発表場所
      Jedu, South Korea
    • 年月日
      2017-03-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温固体面とポリマー水溶液液滴の接触挙動に及ぼす衝突速度の影響2017

    • 著者名/発表者名
      坂根将伍, 藤本仁, 浜孝之, 宅田裕彦
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会秋季講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 水溶性ポリマー液と加熱固体面の接触による皮膜形成素過程2016

    • 著者名/発表者名
      坂根将伍,藤本仁,浜孝之,宅田裕彦
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会秋季講演大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温固体面に衝突する水溶性ポリマー液滴の沸騰現象と皮膜形成2015

    • 著者名/発表者名
      濱野顕太郎,藤本仁,浜孝之,宅田裕彦,岡本隆彦
    • 学会等名
      日本鉄鋼協会秋季講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Impact phenomena of drops of aqueous polymer solution on hot solid2015

    • 著者名/発表者名
      Hitoshi Fujimoto, Kentaro Hamano, Takayuki Hama, Hirohiko Takuda
    • 学会等名
      10th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing
    • 発表場所
      Naples, Italy
    • 年月日
      2015-06-15
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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