| 研究課題/領域番号 |
12650198
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| 研究機関 | 信州大学 |
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研究代表者 |
日向 滋 信州大学, 繊維学部, 教授 (80007020)
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| 研究分担者 |
桜井 正幸 信州大学, 繊維学部, 助教授 (30021166)
姫野 修廣 信州大学, 繊維学部, 助教授 (20114887)
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| キーワード | 自然対流 / 安定密度成層 / 二重拡散対流 / LNGタンク / 熱伝達 / ロールオーバー現象 / ボイルオフ |
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| 研究概要 |
本研究は、火災による炎にさらされたLNG容器内の二重拡散対流伝熱機構を明らかにするために、実験と数値解析の両面から研究を行った。実験では、LNGタンクを想定した小型の矩形容器を作成し、その容器に二層の水溶液をいろいろな体積割合で積載して安定密度成層を形成し、容器外壁を部分加熱した場合の自然対流を観察した。バンドル状にした熱伝対によつて高さ方向について溶液の温度が測定された。加熱によって、下層のサッカロース水溶液層に循環対流が発生し、下層での蓄熱が始まり、分離対流層を挟んで2つの同一方向の循環対流セルが発生する。単層の場合と違って熱低抗層となる分離対流層のため上層の温度上昇は遅れる。蒸気圧は二重拡散対流の結果輸送された気液界面での溶液の温度と濃度に支配される。温度の上昇は蒸気圧を高くし、濃度の上昇は蒸気圧を降下させる役割を果たす。分離対流層の崩壊は気液界面での濃度の急上昇効果のため、1時蒸気圧が下がることが示された。層流領域での二重拡散対流の解析モデルを作り、ガラーキン法に基づく有限要素法を採用し、数値解析を行った。計算の条件は実験で使った水-サッカロースの物性値を参考値とした。Pr数は7、Le数は300、Ra*数は2×10^6で行った。実験の場合と同じように分離対流層を挟んだ上下層に対流セルが発生することを速度ベクトル線図で示した。温度分布の蓄熱の様子、分離対流層の崩壊の様子は定性的にも定量的にも実験とよく一致した。
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