広範囲な熱的非平衡状態における蒸気の相変化現象に関する分子流体力学的研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11650184
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 藤川 重雄 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70111937)
• 研究分担者: 一條 真古人 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50001988)
• キーワード: 分子流体力学 / 分子動力学 / 衝撃波 / 蒸気 / 相変化 / 凝縮 / 蒸発 / 凝縮係数

研究概要

本研究代表者は,衝撃波管を利用する蒸気の凝縮係数決定のための新しい実験技術を開発し,昨年度までにメタノール蒸気の凝縮係数を決定してきた。その結果,気液界面での液体温度<T_1>に対するそこでの蒸気温度<T_v>の比<T_v>/<T_1>が大きいほど凝縮係数の値が大きく,液体温度での飽和蒸気数密度<n^*_v>に対する界面での蒸気数密度<n_v>の比<n_v>/<n^*_v>が大きいほどその値が小さくなることを明らかにした.この場合,凝縮係数の値はこれらの比に依存して0.09〜0.52の範囲で変化していた.
以上述べたことを背景として,本年度は凝縮係数の値の温度および数密度依存性を詳細に調べるために、蒸気の初期温度を正確に制御することのできる衝撃波管を用いて初期温度がI:常温(286.3K〜299.6K)およびII:それより高い場合(323.3K〜324.4K)についてメタノール蒸気の凝縮係数を測定した.結果をまとめると以下のようになる.
(1)メタノール蒸気の凝縮係数の値は,気液界面での液体温度が高いIIの場合の方がIの場合よりも小さい.
(2)I,IIいずれの場合にも,温度比<T_v>/<T_1>が大きいほど,凝縮係数の値は大きい.
(3)I,IIいずれの場合にも,同一温度比に対して,数密度比<n_v>/<n^*_v>が大きくなると,凝縮係数の値は小さくなる.

研究成果

• [文献書誌] 藤川重雄 他3名: "温度制御可能な衝撃波管の開発とその気液非平衡相変化研究への応用"日本機械学会流体工学部門講演会講演概要集. No.01-3. 20 (2001)
• [文献書誌] 藤川重雄 他3名: "メタノールの相変化過程に関するMDシミュレーション"日本機械学会第14回計算力学講演会講演論文集. No.01-10. 581-582 (2001)
• [文献書誌] Fujikawa, S.: "A New Approach to the Study of Vapor-Liquid Phase Change on a Molecular Level"Proceedings of the 3^<rd> International Joint Symposium of Hokkaido University and Chungnan National University. 1. 5-10 (2002)
• [文献書誌] 藤川重雄 他4名: "温度制御可能な衝撃波管による気液非平衡状態でのメタノール蒸気の凝縮係数測定"日本機械学会論文集(B). 68-671(未定). (2002)
• [文献書誌] 藤川重雄 他1名: "混相流体の諸現象と界面の物理"日本機械学会論文集(B). 68-671(未定). (2002)