研究課題/領域番号 |
16K06121
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研究機関 | 神戸大学 |
研究代表者 |
浅野 等 神戸大学, 工学研究科, 教授 (10260647)
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研究分担者 |
村川 英樹 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (40467668)
杉本 勝美 神戸大学, 先端融合研究環, 助教 (40420468)
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研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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キーワード | 沸騰伝熱促進 / 気液二相流 / サブクール沸騰 / ボイド率 / 静電容量センサ / 限界熱流束 / 膜沸騰遷移 / 溶射被膜 |
研究実績の概要 |
小温度差での高熱流束除熱には沸騰熱伝達が必要不可欠であるが,一般の平滑面では過熱液層への熱移動が支配的であり,沸騰気泡核数密度の増大が必要とされる.一方,伝熱面上での沸騰気泡核数密度の増大は,伝熱面近傍の蒸気生成量の増大につながるため,局所ボイド率の増大により膜沸騰に遷移する懸念もある.本研究は,溶射被膜によって多孔質構造による沸騰伝熱促進と限界熱流束増大の両立を目指すものである. 作動流体にフロリナートFC72を用いた実験から溶射被膜によって核沸騰熱伝達の向上と入口サブクール条件での限界熱流束の増大が得られることを明らかとしてきたが,サブクール液中での高熱流束沸騰は同一断面で沸騰,凝縮が同時に進行するため気液界面挙動が複雑であった.そこで,気液界面構造を明らかにするため,平成28年度は流路平均および伝熱面近傍の局所ボイド率を計測した.その結果,溶射被膜では高い熱流束まで表面沸騰が保持されること,バルク沸騰では同じ比エンタルピー条件ではボイド率への伝熱面の影響が小さいことを明らかにした.平成29, 30年度は,バルク液中での凝縮速度の影響を明らかにするため潜熱が大きいHFC245fa を冷媒とした沸騰実験を行った.その結果,HFC245faでも溶射被膜で沸騰伝熱促進および限界熱流束増大効果が得られること,沸騰伝熱促進効果はFC-72に対し40 %強増大する結果を得た.伝熱促進効果は熱流束に依存せず,限界熱流束に至るまで保持された.サブクール沸騰からの膜沸騰遷移では,限界熱流束が溶射被膜の方が高くなったが,繊遷移ボイド率も高くなった.すなわち,同じボイド率であっても溶射被膜面では膜沸騰が形成されっることはなかった.いずれの冷媒でもこの傾向が確認された.水を作動流体とした場合に観察されている気泡微細化沸騰は観察されなかった.
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