| 研究課題/領域番号 |
63460102
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
藤井 哲 九州大学, 機能物科学研究所, 教授 (20038574)
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| 研究分担者 |
高松 洋 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (20179550)
新里 寛英 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (30101463)
小山 繁 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (00153693)
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| キーワード | 相変化 / 膜状凝縮 / 滴状凝縮 / 水平平滑管 / 二成合混合蒸気 / メタノール / エタノール / 水 |
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| 研究概要 |
メタノール、エタノール及び水の単一成分蒸気、及びそれらの組合せからなる二成分混合蒸気の水平な平滑管(外径18mm、有効長さ385mm)への体積力対流凝縮に関して、現有実験装置に用いて、組成比、蒸気圧力及び熱負荷を変えた実験を行い、以下の成果を得た。なお、実験においては、熱伝達特性を解明するために、冷却水の流量及び温度上昇、凝縮液流量、伝熱管温度、周囲蒸気の温度、圧力及び濃度を測定すると共に、凝縮状態の観察を行った。
1.メタノール及びエタノールの単一成分蒸気の場合、凝縮状態は層流膜状となり、熱伝達係数は、ヌセルトの理論と±5%以内の誤差で一致した。これより、本実験装置及び本測定法の信頼性が確かめられた。
2.水の単一成分蒸気の場合、凝縮状態は滴状となり、熱伝達係数はヌセルトの理論に比して、熱負荷に依存して、2倍から4倍の値をとった。
3.メタノール+エタノールの二成分蒸気の場合、凝縮状態は膜状であり、熱伝達係数は膜状凝縮に関する本研究者らの提案している二相境界層理論と非常によく一致した。また、露点と沸点との温度差が小さいので、蒸気と伝熱管との温度差が10℃以上となれば全縮状態となり、界面状態及び熱伝達特性を簡単に予測できることを示した。
4.メタノール質量分率が8%から85%の範囲のメタノール+水の二成分蒸気の場合、凝縮状態は熱負荷が小さいところで筋状であり、熱負荷の増大に伴い筋状から滴状へと移行した。そして、これらの凝縮形態の変化に伴い、熱伝達係数の実測値は本研究者らの理論値に比して、2倍から6倍の値となった。
5.エタノール+水の2成分蒸気の結果は、日本機機学会に公表したが、さらに、データの集積を行っている。
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