| 研究概要 |
スチームアキュミュレータ内で起こるフラッシュ蒸発には,液が過熱状態にありながら蒸発が終了する非平衡現象が伴い、蒸発性能が十分発揮されていない.非平衡現象は,液中から蒸気が発生するのに必要な臨界気泡径以上の径を持つ気泡核の生成が,気泡表面に働く表面張力により抑制されることによる.本研究は,臨界気泡径以上の径を持つ気泡核を人工的に供給するという独創的手法を用いて,スチームアキュミュレータの蒸発性能の向上を図り,即応性のある実践的な知見ならびに半経験式を導出すると共に,非平衡現象の低減及び蒸発性能の向上の機構を解明することを目的としている.
本年度は,スチームアキュミュレータを模擬した実験装置の大型ガラス容器であるフラッシュ室の底部に電極を設置し,容器内の液を所定温度に加熱した後に,フラッシュ室と真空容器を結ぶ管路に設置したバルブを開けてフラッシュ室を急減圧し,人工気泡核を供給しながらフラッシュ蒸発を開始させる実験を行った.この際の蒸発現象及び蒸発促進機構を,ビデオカメラの映像及びデータ集録機のデータから蒸発速度と非平衡現象について解析した結果,気泡核の供給により,蒸発の継続時間が長くなり,蒸発効率が向上し,取得蒸気量が増大することが判明した.気泡核供給による蒸発促進効果は,容器内の液が低液温度,高液位,小過熱度の場合に顕著であることから,これらをパラメタとして蒸発効率を整理することによって,取得蒸気量を表す半経験式を得た.
また,過熱液中の気泡成長に及ぼす気泡核サイズの影響に関する数値解析を行い,初期気泡径と臨界気泡径との比が2以上の場合は,表面張力による気泡成長の抑制が無視できることが明らかになった.このことは,供給する気泡径に基準の値を与えたことになる.
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