高時空間分解熱輸送場可視化による滴状凝縮の動的熱伝達特性の解明

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22K14194
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分19020:熱工学関連
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 喜多 由拓 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 客員助教 (40840616)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 伝熱 / 滴状凝縮 / 可視化 / 濡れ性 / 感温塗料

研究成果の概要

エネルギーの高効率利用を底上げしうる凝縮伝熱の高度化に向けて、その基本的特性を解明すべく局所非定常熱伝達可視化手法を開発した。感温塗料を用いることで、研究実施者が知る限りでは初の凝縮における高解像度温度分布画像の取得に成功した。この画像から、様々な濡れ性を持った伝熱面上の液滴挙動に付随する伝熱現象を詳細に観察し、特に高熱伝達率を得られる「滴状」凝縮における伝熱メカニズムに迫ることが可能になった。実験範囲を広げることで、滴状凝縮を維持するための重要な伝熱面設計パラメータを特定することが期待される。

自由記述の分野

相変化伝熱

研究成果の学術的意義や社会的意義

相変化（沸騰・凝縮）を伴うエネルギーシステムにおいて、凝縮部は長年の間、エネルギー効率のボトルネックであった。凝縮には二つの形態（滴状、膜状）があり、滴状凝縮は高い熱伝達率を持つことは知られていたが、現象の複雑さから、伝熱量および低効率な膜状凝縮への遷移条件の予測が困難であった。そのため、現状は膜状凝縮を前提とした運用が行われている。本研究は、従来の凝縮研究に新たなアプローチを加え、滴状凝縮の物理機構解明に大きく寄与するものであり、学術的および工学的に価値の高いものである。