伝熱面の濡れ性の向上による限界熱流束促進機構の解明

• 研究課題/領域番号: 22560185
• 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: 北海道大学
• 研究代表者: 坂下 弘人 北海道大学, 大学院・工学研究院, 准教授 (00142696)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2010年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 沸騰 / 限界熱流束 / 濡れ性 / ナノ流体 / マクロ液膜 / 実験 / 発泡点密度 / プール沸騰 / 触針法

研究概要

二酸化チタン(TiO2)ナノ粒子を析出させた伝熱面上の飽和プール沸騰で水の限界熱流束(CHF)を測定した.その結果,CHFは,清浄面の値に比べて約2倍の促進が達成された.このCHF促進機構を明らかにするために,導電プローブを用いて伝熱面近傍の気液挙動を測定し,伝熱面と蒸気塊の間に存在する液層領域(マクロ液膜)の厚さを特定した.その結果,ナノ粒子析出面上に形成される液層厚さ(マクロ液膜厚さ)は,清浄面の場合に比べて厚くなることが判明した.この厚い液相の形成がナノ粒子析出面でCHFが促進される要因と考えられる.

研究成果

• [雑誌論文] CHF and near-wall boiling behaviors in pool boiling of water on a heating surface coated with nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakashita
  • 雑誌名: International Journal of Heat and Mass Transfer 巻: Vol.55 ページ: 7312-7320
  • 査読あり
• [学会発表] CHF enhancement in pool boiling of nanofluids (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakashita
  • 学会等名: 3rd International Forum in Heat Trasnfer
  • 発表場所: Nagasaki Brick hall
  • 年月日: 2012-11-01
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構-ナノ粒子析出面の発泡点密度- (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム(発表確定)
  • 発表場所: 富山国際会議場(富山市)
  • 年月日: 2012-06-02
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構-ナノ粒子析出面の発泡点密度 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場
  • 年月日: 2012-05-31
• [学会発表] Mechanism of CHF enhancement in pool boiling of nanofluids (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakashita
  • 学会等名: The 8th KSME-JSME Thermal and Fluids EngineeringConference
  • 発表場所: Incheon,Korea, Incheon Convention Center
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Mechanism of CHF Enhancement in Pool Boiling of Nanofluids (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakashita
  • 学会等名: 8th KSME-JSME Thermal and Fluids Engineer Conference
  • 発表場所: Songdo Convensia Center, Incheon, Korea
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Mechanism of CHF enhancement in pool boiling of nanofluids : Measurements ofliquid-vapor structure near heating surface coated with nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakashita
  • 学会等名: The 19th International Conference on Nuclear Engineering
  • 発表場所: Chiba, Makuhari Messe
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 日本原子力学会2011年秋の大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場(北九州市)
  • 年月日: 2011-09-21
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構の検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 日本原子力学会2011年秋の大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2011-09-20
• [学会発表] ナノ粒子によるプール沸騰CHF促進機構-ナノ粒子析出面近傍の気液挙動の測定 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構-ナノ粒子析出面近傍の気液挙動の測定- (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター(岡山市)
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構の検討-伝熱面近傍の気液構造の測定- (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 日本原子力学会2011年春の年会
  • 発表場所: 福井大学(福井市)(東日本大震災により中止.要旨集の発行をもって発表成立)
  • 年月日: 2011-03-29
• [学会発表] Mechanism of CHF enhancement in pool boiling of nanofluids : Measurements of liquid-vapor structure near heating surface coated with nanoparticles (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroto SAKASHITA
  • 学会等名: 19th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-19)
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉市)(発表確定)(東日本大震災により中止.Proceedingsの発行をもって発表成立)
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構-ナノ粒子析出面近傍の気液挙動の測定- (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 第48回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター(岡山市)(発表確定)
• [学会発表] CHF enhancement in pool boiling of nanofluids
  • 著者名/発表者名: Hiroto Sakashita
  • 学会等名: 3rd International Forum in Heat Trasnfer
  • 発表場所: Nagasaki Brick Hall (Japan)
• [学会発表] ナノ流体によるプール沸騰CHF促進機構 -ナノ粒子析出面の発泡点密度-
  • 著者名/発表者名: 坂下弘人
  • 学会等名: 第49回日本伝熱シンポジウム
  • 発表場所: 富山国際会議場 (富山市)