| 研究概要 |
一般に,高熱流束域の核沸騰では蒸気塊の底部と伝熱面との間にマクロ液膜が存在することが知られている。これまで塩類水溶液の核沸騰では,液膜の消耗による不揮発性成分の濃縮がこの液膜内で起こり、伝熱抵抗の増加や腐食の促進が懸念されている。また,局所的に膜液が乾くドライアウトの発生により,核沸騰熱伝達に限界が生じることが観測されている。このため液膜の生成条件とその内部における濃縮過程を明らかにすることは不揮発性成分を含む二成分系溶液の沸騰熱伝達を系統的に予測するうえで重要である。そこで本研究は,リチウム系塩類水溶液を対象として,大気圧,飽和状態でのプール沸騰実験をおこない,低熱流束域から1.0MW/m^2までの核沸騰での沸騰特性曲線と沸騰様相の変化を把握したうえで,液膜形成の詳細な機構を実験的・理論的に明らかにし,液膜の形成モデルを提示した。またこれらに付随して伝熱面下の温度変動,伝熱面の極近傍のボイド率や気泡通過頻度分布などの特性からリチウム系塩類水溶液の沸騰特性に対して次の結果を得た。
・高熱流束域(合体気泡領域)における沸騰特性曲線は,熱流束の増加に対して熱過度の増加割合が特に急増する。
・蒸気塊とその底部に形成されるマクロ液膜を直接計測し,液膜厚さが熱流束のマイナス二乗に比例して小さくなる。
・気泡通過頻度と熱流束の関係より蒸気塊の生成機構を明らかにした。
マクロ液膜厚さと沸騰特性から消耗液膜厚さを算出し,熱流束の増加に伴うこれら相互の関係を明らかにした。
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