| 研究課題/領域番号 |
17K06193
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 福井大学 |
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研究代表者 |
永井 二郎 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (70251981)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 沸騰 / 固液接触 / 濡れ開始 / スプレー冷却 / MHF点 / 可視化 / 伝熱モデル |
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| 研究成果の概要 |
沸点以上に過熱された高温面を液体スプレー沸騰で冷却する場合、固液接触の無い膜沸騰状態はいずれ局所的・間欠的に崩壊し、局所的な固液接触（濡れ）が発生し急冷が始まる。その発生条件（いわゆる濡れ開始条件）を、実験（可視化と温度計測）と伝熱モデル解析により検討した。これまで、濡れ開始条件での可視化が困難であった水スプレー沸騰において、装置の改良・工夫により初めて可視化に成功した。また、低沸点流体HFE-7100のスプレー沸騰においては、様々な流量密度における濡れ開始条件を可視化・計測により把握できた。また、固体と液体が接触後の非定常熱伝導と自発核生成を連成させた伝熱モデルを構築した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
一般的に、沸点以上に過熱された高温面を液体で沸騰冷却する場合、固液接触の無い膜沸騰状態はいずれ局所的・間欠的に崩壊し、局所的な固液接触（濡れ）が発生し急冷が始まる。その発生条件（いわゆる濡れ開始条件）を汎用的に把握することは、鉄鋼業における製造プロセスの高度化、原発等の事故時安定性評価、超低温流体応用システムの起動安定性などに応用されるとともに、学術的な長年の課題解決を意味する。本研究では、液体沸騰冷却の内スプレー冷却条件下において、応用事例の多い水スプレー時の濡れ開始近傍の現象を直接観察することに成功し、また濡れ開始条件を検討するための伝熱モデルを構築することができた。
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