| 研究概要 |
蒸気は,比較的大きな冷却伝熱面上に凝縮すると,伝熱面性状(親水性,撥水性)により膜状あるいは滴状となるが,伝熱面寸法を極めて小さくしていくと表面張力が顕在化し,伝熱面性状に関わらず球状の液滴になりやすくなる.また,凝縮液の体積に対する表面積の割合は,膜状の液より滴状の液の方が大きく,さらに滴径が小さいほど表面積割合は大きくなる.このことは,表面積が大きいほどガス吸収量が多くなる溶液へのガス吸収法にとって好都合と考えられる.本研究は,以上の観点から,非常に微細な円管を冷却面とすることにより凝縮形態の特異性を引出し,さらに膜滴混在凝縮の伝熱促進において効果的な管群イナンデーションをシステムとして組み入れた汚染物質除去システムを提案し,その促進メカニズムを系統的に解明するものである.
具体的にはこれまで,外径d=0.5〜4mmのSUS304円管を対象に,表面性状を親水性(表面に二酸化チタンをコーティング)および撥水性(表面に油脂を塗布)とした凝縮実験を行い,親水面の場合,d<1mmでは凝縮液が凸凹のこぶ状に管全周を取り囲む特異な凝縮形態を呈することや,比較的大きな円管に対して有効であるとされるNusseltの膜状凝縮理論は円管寸法が毛管長κ^<-1>=√<σ/ρg>よりも小さな場合には必ずしも有効ではないことを明らかにした.また,撥水面の場合,比較的大きな円管上での滴状凝縮と同様の様相を呈し,熱流束は撥水面の方が親水面よりも大きくなるが,最適な管外径が存在することを明らかにした.さらに,これらの結果を踏まえ,上下5段からなる水平微細径管群への凝縮実験を行い,上下段管の隙間に形成されるCapillary Bridgeの形成は,伝熱促進の観点からはマイナス要因となるものの,汚染物質の慣性捕獲の観点からは捕獲面積の増加としてプラス効果となることを明らかにした.
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