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最近、高い熱伝導率を有する流動層を熱交換器に応用する研究が数多くなされている。然もその熱輸送過程に対する理論的モデルの提案もかなりなされているが、実際には依然として実験による経験式に頼らざるを得ない。
本研究は、浅層形浮遊系流動層中に置かれた一列水平管群からの熱輸送機構を実験的研究したものであり、特に粒子挿入に伴う圧力損失の増加を軽減するために、低密度のポリスチレン中空球を使用している。
熱輸送機構の解明にあたり、現象論理解を深めるため伝熱管表面に静電容量センサーを埋設し、粒子密度を測定した。また薄膜熱流束センサーを使用して、瞬間局所熱伝達率を測定した。両データを基に熱輸送モデルについて検討し以下の結果を得た。
1.静電容量センサーは、伝熱管近傍の粒子密度を正確に実測できる。このセンサー出力は、熱流束センサーの出力とよく対応している。
2.伝熱管近傍の粒子群は、密なエマルジョン、粗なエマルジョンおよび粒子の希薄なガス体とに分類できる。
3.熱伝達率は密なエマルジョンが接触した時に極めて高い値を示す。
4.熱輸送機構は、粗密なエマルジョンが周期的に伝熱面を更新するモデルで説明できる。特に粒子群の接触による非定常熱伝導効果よりも、粒子まわりの対流伝熱の効果が著しい。
5.従来提案されている粒子群更新モデルおよび伝熱面に境膜抵抗を考慮した改良の粒子群更新モデルと比較して、本モデルの計算結果は実験結果とよく一致する。
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