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酸化被膜を有する高温表面に衝突するマイクロスケール液滴のダイナミクス

研究課題

研究課題/領域番号 18J11928
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 熱工学
研究機関九州大学

研究代表者

WANG Zhenying  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2018-04-25 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードlubrication model / vapor absorption / droplet / liquid desiccant / solutal Marangoni / capillary flow / droplet dynamics / wetting and spreading / phase change
研究実績の概要

First,the effect of substrate conductivity on the vapor absorption into hygroscopic liquid desiccant droplets is investigated experimentally. Results indicate that substrate conductivity plays a crucial role in the transient heat transfer process. As a result of the thermal effect, droplets on copper substrates show a slightly higher rate of vapor absorption than those on low-thermal conductivity PTFE substrates. Further analyses by decomposing the variation of water vapor pressure indicate that, compared to the influence of temperature change, the water vapor pressure at the droplet surface is greatly affected by the change of solute concentration during vapor absorption, and therefore the rate of vapor absorption.
Second, a lubrication-type model is developed to simulate the evaporation and vapor absorption process of hygroscopic ionic solution droplet. The investigation makes it possible to fully elucidate the governing mechanisms of droplet motions with both positive and negative interfacial mass fluxes. We elucidate that, along with interfacial phase change, the capillary effect, the thermal Marangoni effect and the solutal Marangoni effect interact with each other, and lead to the time-varying behaviors of hygroscopic solution droplets that differ from evaporating volatile droplets. The conclusions provide reasonable explanations for the spreading and contracting phenomena along with vapor absorption, and for the dendritic structures at the periphery of evaporating aqueous solution droplets in the existing literature.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 8件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] University of Edinburgh(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of Substrate Conductivity on the Transient Thermal Transport of Hygroscopic Droplets during Vapor Absorption2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 雑誌名

      Micromachines

      巻: 11 号: 2 ページ: 193-193

    • DOI

      10.3390/mi11020193

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Coupled thermal transport and mass diffusion during vapor absorption into hygroscopic liquid desiccant droplets2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 雑誌名

      International Journal of Heat and Mass Transfer

      巻: 134 ページ: 1014-1023

    • DOI

      10.1016/j.ijheatmasstransfer.2019.01.084

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Water vapor uptake into hygroscopic lithium bromide desiccant droplets: mechanisms of droplet growth and spreading2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 21 号: 3 ページ: 1046-1058

    • DOI

      10.1039/c8cp04504f

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaporation kinetics of pure water drops: Thermal patterns, Marangoni flow, and interfacial temperature difference2018

    • 著者名/発表者名
      Josyula Tejaswi、Wang Zhenying、Askounis Alexandros、Orejon Daniel、Harish Sivasankaran、Takata Yasuyuki、Mahapatra Pallab Sinha、Pattamatta Arvind
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 98 号: 5 ページ: 052804-052804

    • DOI

      10.1103/physreve.98.052804

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Vapor Absorption into Hygroscopic Liquid Desiccant: From Industrial Innovation to Microscale Mechanisms2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying
    • 学会等名
      Department of Mechanical Engineering, KAIST, Daejeon, Korea.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Lubrication model for vapor absorption into hygroscopic liquid desiccant droplets2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Karapetsas George、Valluri Prashant、Williams Adams、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      72nd Annual Meeting of the American Physical Society’s Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lubrication model for vapor absorption/desorption of hygroscopic liquid desiccant droplets2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Karapetsas George、Valluri Prashant、Williams Adams、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      16th UK Heat Transfer Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vapor absorption into hygroscopic liquid desiccant droplets: Mechanisms of droplet growth and spreading2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      6th ASME Micro/Nanoscale Heat & Mass Transfer International Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Lubrication model for vapor absorption into hygroscopic liquid desiccant droplets2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Karapetsas George、Valluri Prashant、Williams Adams、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      第56回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Vapor absorption into hygroscopic liquid desiccant droplets and guidance for packed tower design2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      5th International Conference on Polygeneration
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanisms of vapor absorption into hygroscopic aqueous solution droplets,2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying
    • 学会等名
      Progress 100 Symposium/2nd ThermaSMART Annual Workshop
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Vapor absorption phenomenon onto liquid desiccant droplet driven by vapor pressure difference2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      5th European Conference on MicroFluidics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How do single liquid desiccant droplets behave during vapour absorption?2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      Kyushu University Energy Week 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Coupled thermal transport and mass diffusion during vapor absorption at the droplet scale2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      71st Annual Meeting of the American Physical Society’s Division of Fluid Dynamics
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of surface wettability and relative humidity on the vapor absorption process onto liquid desiccant droplets2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      10th International Conference on Boiling and Condensation Heat Transfer
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vapor absorption phenomenon into sessile liquid desiccant droplets2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      16th International Heat Transfer Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] デシカント液滴への蒸気吸収:熱物質移動過程の解析2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Zhenying、Orejon Daniel、Sefiane Khellil、Takata Yasuyuki
    • 学会等名
      第55回日本伝熱シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-05-01   更新日: 2024-03-26  

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