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研究目的
伝熱面上の粒子の挙動と非定常熱伝達率とを同時に同じ点で測定することによって粒子個々を問題にする程度のミクロなレベルで粒子挙動(接触粒子濃度及び粒子の移動速度)と熱伝達特性とを調べ相互の関係を明らかにすること。
研究の経過と成果
(1)実験装置について
平成7年度は、光ファイバープローブを用いた粒子挙動の測定、特に粒子の移動速度の測定精度を向上させるため、従来から用いてきた透過光型プローブ(光ファイバー径0.5mm)に加えてより細い光ファイバー(径0.25mm)を用いて反射光型プローブを製作し実測をおこなった。細い径の光ファイバーを用いた反射光を捉えるためには強い光源を必要とする、研究経費の大部分は光源用の半導体レーザーの購入に使用した。平均粒子径0.42mmのガラスビーズを用いて行った粒子速度の実測結果は、透過光型に比べて、粒子の濃度の高い位置でより明確な速度信号を与えた。
(2)研究の成果について
平均粒子径0.42mmと1.0mmのガラスビーズを用いて、伝熱面上の粒子の挙動と非定常熱伝達率とを同時に同じ点で測定した。測定結果を、粒子が接触している時と接触していないときを区別して統計処理した。即存の伝熱メカニズムに関するモデルと比較した結果、1mm粒子は管の全周で大きな粒子の解析モデル(粒子の伝熱面上の滞在時間が、粒子の熱時定数より十分に短い)で扱うことができること、0.42mm粒子では管の下側では大きな粒子のモデルが適用できるが、管の上側では適用できないことを定量的に明らかにした。
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