| 研究概要 |
工業的に広く利用されている固気系流動層の伝熱促進機構には,(a)粒子-伝熱面の接触時おける非定常熱伝導,(b)伝熱面に滞留する粒子のフィン効果,(c)粒子添加による気相乱れの増加,(d)伝熱面上の温度境界層を横切る(伝熱面に接触しない)粒子による熱輸送,(e)高温における流動粒子群-伝熱面間のふく射熱交換などがあげられる.より高い性能を有する流動層の開発には,個々の伝熱機構の詳細を把握することが必要である.本研究では,これらの伝熱促進において,(c)以外のすべてに重要な役割を果たすことになる,伝熱面近傍の粒子の温度を計測することを通じて,流動層の伝熱促進機構のうち,特に重要と考えられる(a)粒子-伝熱面の接触時おける非定常熱伝導を解明すること,そして,それを通じて詳細な伝熱モデルを構築することを目的としている.
研究初年度にあたる昨年,伝熱面に接触し加熱される粒子の温度上昇を可視化することに成功し,全熱伝達に占める(a)の粒子-伝熱面の接触時おける非定常熱伝導の寄与を明らかにした.しかしながら,粒子温度の可視化を通じて接触時の非定常熱伝導を評価することは,特殊な実験装置を必要とするうえ,流動層熱交換器でよくも用いられるチューブ型伝熱管周りの非定常熱伝導を評価することは難しい.
研究2年目(最終年度)に当たる本年は,広範な条件で非定常熱伝導を評価することを目的に,流動状態が同一で熱的性質の性質のみ異なる2種の粒子(ガラス粒子,アルミナ粒子)を用いた伝熱実験を行った.その結果,粒子-伝熱面の接触時おける非定常熱伝導に関して,昨年度の可視化実験で得られた結果と同様の結果を導けることが明らかにした.さらに,その結果を受けて,チューブ型伝熱管周りの非定常熱伝導を,広範な流動条件において評価することができた.現在,伝熱モデル構築に向けて引き続き研究を続けている.
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