| 研究概要 |
本研究では加熱、気泡底部からの気液挙動観察、伝熱面表面温度分布測定による局所熱伝達の評価が同時に可能な透明伝熱面を使用して、沸騰空間制限により扁平気泡を発生させ、気泡底部を拡大して気液挙動と熱伝達の関係を詳細に調べた。テストセクションは制限流路より構成され、垂直上昇流となるように強制流動沸騰テストループに接続される。蒸留水を試験液体として圧力:P=0.1〜0.18MPa、液体温度:t_b=約100℃、流入液体サブクール度:ΔT_<sub,in>=5〜8K、付与熱流束:q_o=≦3.2×10^5W/m^2(伝熱面平均値)、液体流入速度u_<in>=0.06m/sの条件下で実験を行った。また気泡の上昇速度を変化させるために重力レベルを変化させた。間隙が小さい場合、扁平気泡底部にドライパッチの拡大と残存するリブレット状のミクロ液膜が確認された。伝熱面上には扁平気泡で覆われる期間とバルク流れによるクエンチが行われる期間が交互に現れる。気泡の上昇速度が低くクエンチ周期が長くなる場合には、ドライパッチの拡大が顕著であり、伝熱面温度が高くなった状態で維持される。この際、クエンチ時の熱流束は伝熱面過熱度の増大によりむしろ高い値となるが、熱伝達係数には劣化のみが認められた。間隙寸法がきわめて小さい場合、扁平気泡の流動が不安定となり、扁平気泡の輪郭が複雑な形状となって伝熱面上を激しく移動する。この結果、短い周期でドライパッチの発生とリウエットが反復する結果、間隙の減少にもかかわらず、熱伝達係数の劣化はかなり抑えられる。核沸騰においては、ミクロ液膜厚さの低下による伝熱促進と、ドライパッチ拡大による伝熱劣化の2つの要素が常に共存することを本研究により確認した。
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