| 研究概要 |
非接触状態のまま薄液膜測定を行うことが可能な水の赤外線の消光性質を利用するレーザー消光法を用いて,沸騰熱伝達過程における生成蒸気と伝熱面間に形成されるミクロ液膜の厚さ測定を実施し,ミクロ液膜の形成機構・変化特性をより一般的に理解する目的で以下の研究を進めた.
1.ミニチャネル沸騰系におけるミクロ液膜特性測定実験を,昨年度実施した水に加えてエタノールについて行い,ミニチャネル内薄液膜特性の物性値依存性について検討を加えた.その結果,定性的には水と類似の特性を示すことなどを明らかにした.
2.沸騰伝熱の主要な系であるプール核沸騰系におけるミクロ液膜特性測定実験のための主要な検討を実施した.なお,プール沸騰系では伝熱面から生じた蒸気泡の上部にはプール液体が存在するため,測定目的の蒸気泡下の伝熱面上に形成されるミクロ液膜だけでなく厚い液体にレーザー光が消光されてしまうことになるため、バルク液体の影響をのぞくための特別な工夫を必要とする.本研究では,(a)ミニチャネル系と同様に,石英ガラス製伝熱面および高温空気加熱方式を用いることにより,赤外レーザー光の透過系を実現し,核沸騰系におけるミクロ液膜厚さ測定を可能にした.また、試験液体には,一般性が高く赤外消光性質が明らかな水を用いた.レーザー透過位置と発泡位置との距離および沸騰条件を変化させることにより,核沸騰過程のミクロ液膜構造を明らかにした.さらに,従来から種々の研究の基礎として用いられてきている代表的なCooper-Lloydの理論等との比較を行うなど,従来の研究との関係を検討した.
3.ミニチャネル沸騰系における蒸気泡生成に伴う薄液膜の形成過程を対象とする数値実験を進め,気泡生成初期における気泡および薄液膜の挙動を解析・検討した.
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