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本研究は、気泡構造と接触界線長さ密度との関連がつかみやすい「擬似二次元沸騰系(以下、沸騰系)」と接触界線領域の蒸発現象の顕在化が期待できる「マイクログルーブ系(以下、グルーブ系)」とに関する研究を両輪として、高熱流束沸騰における相変化機構の解明を目的としている。
最終年度である本年度は、沸騰系については、沸騰面裏面からの観察により固液接触構造を探る透明沸騰面系実験を行ない、画像処理により以下の結果が得られた。(1)申請者らが提案した概念「接触界線長さ密度」が異なる液体の飽和沸騰における限界熱流束CHFにおいて極めて近い値をとること、(2)接触界線長さ密度と同様にCHFにおける乾燥面直径分布も液体によらず近い分布となること、(3)とくにD>1mm程度以上の乾燥面については、液体やサブクール度によらず全く同一の分布となることなどより、接触界線長さ密度の概念の有効性が示された。これは、本研究における大きな成果と考える。
また、マイクログルーブ蒸発については、濾紙を使用した蒸発面実験を行い、(4)そのドライアウト熱流束を蒸発面傾斜角をパラメータとして測定した。同時に、(5)ドライアウトモデルを構築し、ドライアウト熱流束が最大となるマイクログルーブ径が存在することを示すとともに、(6)濾紙蒸発面における測定値と良好な一致が得られることを示した。
以上より、沸騰系については接触界線近傍の蒸発現象が高熱流束沸騰の基本機構であることが示され、その蒸発現象についてはマイクログルーブ系で一定の確認が出来たので、現在、最終モデルの構築を行っているところである。
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