2液相を形成する場合の凝縮伝熱

• 研究課題/領域番号: 63550713
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 化学工学
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 上村 浩 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (90041524)
• 研究分担者: 松本 利達 鹿児島大学, 工学部, 教授 (60026250)
• 研究期間 (年度): 1988 – 1989
• 研究課題ステータス: 完了 (1989年度)
• 配分額: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円); 1989年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1988年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
• キーワード: 凝縮伝熱 / 不溶解性2成分系 / 膜状凝縮 / 垂直面

研究概要

凝縮面上に停滞液滴がなく、2液相を形成する場合の膜状凝縮伝熱に関し、前年度は銅の面上に停滞液滴を生じないための面処理方法および比較的短い垂直凝縮面における平均伝熱係数について実験的に研究した。この知見を踏まえて本年度は引続いて研究し、次の成果をえた。
1.分散液滴に挙動および平均伝熱係数に対する傾斜角の影響 高さ80mm、幅60mmの銅製平板を凝縮面として、垂直面からの傾斜角θを0〜90°に亘って連続的に変化できる実験装置を製作し、凝縮面上の分散液の写真による観察および平均伝熱係数の測定実験を行なって次の知見をえた。1)平均伝熱係数に対するθの影響は、純成分系・2成分系共に、重力加速度gに替えてgcosθを用いることによって推算できる 2)凝縮面のほぼ全体に微細なレンズ状液滴の活発な生成・合一が見られるが、合一の結果である大きな集合体の形状はθが0〜87°に変化するにつれて、速い落下速度の縦に長い紐状から遅い円盤状に変わる 3)平均伝熱係数は共沸組成付近で極大値をとり、膜温度差が大きいほど、cosθが小さいほど低下する 4)凝縮液組成を共沸組成から純水に向って変化させる場合、平均伝熱係数は面が垂直に近い範囲ではほぼ一定の高い値を保つが、水平に近いほど並列モデルによる推算値の近くまで低下する。
2.広い範囲の凝縮面高さに対する平均伝熱係数の実験式 装置を製作して、高さ350mm、700mm、1400mmにおける平均伝熱係数を測定した。この場合、凝縮面の下端においては乱流に近いと考えられたが、流れ状態にも平均伝熱係数にも特異性は認められなかった。総括して、本研究の実験結果を代表する実験式をえた。
高い伝熱係数に対する理学的解明、および停滞液滴がない凝縮面を長期間に亘って持続させる方法等に関する研究は今後の課題である。