| 研究課題/領域番号 |
16560200
|
|---|
| 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 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
|---|
研究代表者 |
椎名 保顕 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究主幹 (50355020)
|
|---|
| 研究分担者 |
菱田 誠 千葉大学, 工学部, 教授 (10291296)
石山 新太郎 日本原子力研究開発機構(現在科学技術振興機構出向中), 室長代理 (60355021)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2004 – 2005
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2005年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
2004年度: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
|
|---|
| キーワード | 多孔体流れ / 自然対流 / レイリー数 / 気孔率 / ベナール対流 / 臨界レイリー数 / 線型安定性 / 多孔質物質 / 熱伝達 / 浸透度 / 多孔体 / ダルシー流れ |
|---|
| 研究概要 |
伝熱面間に高熱伝導率の金属線を多数設置すると、潜熱蓄熱における凝固時の伝熱促進に有効であるが、融解時は自然対流を抑制するため、伝熱劣化の可能性がある。そこで、伝熱面問の金属線が熱伝達に与える効果を調べるために、金属線を配置した水平流体層の自然対流発生臨界レイリー数及び伝熱特性を解析と実験により調べた。
1.線形安定性解析…水平上下伝熱面間に円柱細線に配置した場合の多孔体水平流体層における自然対流の臨界レイリー数を線型安定性解析により求めた。円柱細線平行な、または直交する流れによる流動抵抗は、ストークス流れに基づく解析結果を用い、ダルシー流れを仮定した解析により臨界レイリー数を求めた。その結果、球を充填する場合と比べて、円柱線を設置する場合には、同じ浸透度に対しては臨界レイリー数が低くなることが示された。
2.上記体系における自然対流発生のレイリー数、熱伝達特性を、実験により調べ、理論結果と比較した。流体としてシリコンオイル、円柱細線として塩化ビニル棒等を用い、気孔率は0.82-1の問で変えた。その結果、(1)気孔率が約0.97以上では臨界レイリー数Racは気孔率が1の場合の1707とほぼ等しいが、気孔率が0.97以下になるとRacは徐々に増加する。(2)自然対流発生後はRaとともにヌッセルト数も増加するが、気孔率が小さいと、Raの増加に対するヌッセルト数の増加割合も小さくなる。しかし、Ra/Racを用いると、ヌッセルト数は気孔率に依存せず、Ra/Racとともに増加し、ほぼ同じ曲線で表すことができる。(3)ダルシー流れが成立すると考えられる気孔率が0.82の場合について、臨界レイリー数Racの実験値と理論値との比較を行ったところ、実験値は約6000-9000、理論値は約4550であった。これらの一致は必ずしも良好とはいえないが、大きく違ってはいない。値の差異の原因としては、円柱細線にあたる流れの非均一性、実験装置側壁の熱伝導の影響等が考えられる。
今後、円柱細線として金属線を使うことを検討している。
|
