| 研究課題/領域番号 |
15360109
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
塩津 正博 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20027139)
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| 研究分担者 |
畑 幸一 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助手 (60115912)
白井 康之 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (60179033)
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| キーワード | 超臨界圧 / 常流動ヘリウム / 層流 / 乱流 / 熱伝達 |
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| 研究概要 |
超臨界圧液体ヘリウム強制対流熱伝達の知識は、CICC導体(Cable in Couduit Conductor)を用いた超電導コイル冷却設計や安定性解析の基礎データとして重要である。前年度は、CICC導体を用いた超電導マグネットの冷却安定性に重要な、流れとしては十分発達しているが温度境界層は未発達である場合の熱伝達をを解明するとともに、現象を良く記述する数値解析コードを開発した。今年度は、速度境界層、温度境界層共に発達した一般的な超臨界圧ヘリウムの強制対流熱伝達を対象とし、前年度の実験に用いた長さ2cm及び4cmより長い8cmの発熱体を用い、圧力2.8atm、流速0〜5.6m/s、液温2.2〜6.5Kで、強制対流熱伝達実験を行った。主な結果は次の通りである。
1)長さ8cmの結果も、全体として長さが長いほど熱伝達係数が小さくなる傾向があるものの、流速依存性の傾向は変わらず、未だ温度助走域であることが確認された。
2)各流速の熱伝達曲線は、Kapitza抵抗の影響を受けた勾配の大きい領域と、膜沸騰のような勾配の小さい領域からなっている。
3)いずれの領域も、熱伝達係数は、入り口液温度が低いほど、流速が大きいほど、発熱体長さが短いほど大きい。
4)勾配の小さい領域の熱伝達係数hは、ΔT一定の場合、流速の上昇と共に大きくなるが、流速依存性は、低流速域より高流速域での方がはるかに強い.前者は層流域、後者は乱流域と推測される.
5)実験結果を基に、層流領域、乱流領域の熱伝達表示式を提示した。層流から乱流への遷移条件としてレイノルズ数Re 1.0×10^5(流速に換算すると0.4m/s)をえた。熱伝達は、層流域ではレイノルズ数の1/3乗に比例し、乱流域ではレイノルズ数の0.58乗に比例する。
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