| 研究課題/領域番号 |
09650254
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
宮下 徹 工学院大学, 工学部, 講師 (00100371)
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| 研究分担者 |
大竹 浩靖 工学院大学, 工学部, 講師 (40255609)
小泉 安郎 工学院大学, 工学部, 教授 (20215156)
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| キーワード | 機械工学 / 熱工学 / 沸騰 / 熱伝達 / 膜沸騰蒸気膜崩壊 / 極小熱流束点温度 / 熱力学的過熱限界温度 / 接触角 |
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| 研究概要 |
より高品質な鉄鋼を低価格で供給する目的の下に推進されてきたTMCP技術は、省エネルギの必要性を背景として発達・実用化されてきた。本研究は、酸化膜の付加に起因するTMCP技術の冷却不安定の回避法を熱工学的(沸騰熱伝達の)観点から検討することを目的とし、酸化膜の付加が及ぼす冷却特性への影響とこの影響の定量的評価として動的接触角に注目した評価法を検討する。
本年度は、初年度に続く二年目として、酸化膜の定量的評価の基礎データとなる濡れ性の検討のため、プール膜沸騰下に液ジェットを人為的に付加することで、濡れの基礎情報の収集を行った。実験は、直接通電加熱されるU字形白金細線(非酸化・清浄面)まわりに安定な飽和膜沸騰状態を形成させた後、加熱面近傍に設置したノズルを通して液ジェットを噴射することにより人為的に濡れ面を形成させる。この濡れ面の挙動をCCDカメラで記録、その後観測する。なお、主とした実験パラメータは伝熱面温度であり、780〜250℃の範囲で変化させた。また、ノズルの配置を変え、加熱面上部のみならず下部から液ジェットを付加した実験も併せて行った。この結果、(1)上部から液ジェットを付加した場合430℃以下、下部の場合580℃以下の加熱面温度で蒸気膜の崩壊が起きること、(2)蒸気膜の崩壊は、大規模な蒸気塊の離脱に伴う膜沸騰蒸気膜の剥離が引き金になること、(3)前述の崩壊の起こり得る境界加熱面温度は熱力学的加熱限界温度と関連していること、(4)崩壊面の気液界線と加熱面とのなす角度、すなわち加熱面下の接触角は、常温下の動的前進接触角の既存の測定値に近いことを明らかにした。
なお、基礎情報の収集に重きを置き、当初予定した酸化面の定量化までは踏み込まなかったが、今後、シリコン塗布・焼結の手法により伝熱面の濡れ性を変化させることで、酸化膜の付加が沸騰熱伝達に及ぼす影響の定量化を進めていく予定である。
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