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細線や円柱の垂直、よぎる流れがある場合および重力の加速度が変化する場合を対象として、限界熱流束を求める理論モデルの作成と関連する実験を行った。理論的研究の成果は以下の通りである。
(1)垂直加熱線:加熱線上に発生した気泡が生長しつつ螺旋運動をすることを利用して離脱頻度を決める方法を考案した。これによって、単位時間当たりの液膜形成の頻度を求め、q_<CHF>=Se・Pe・Hfg・f(1)によって限界熱流束を計算し、測定値と比較しよく一致する結果を得た。
(2)よぎる流れがある場合:気泡の離脱頻度は生長しつつある気泡が、半径分加熱線より移動したときに離脱するとした。流れが無いときの浮力による気泡速度に流れを加えた速度で、合体泡が離脱するとして、気泡の離脱頻度を求め、式(1)により限界熱流束を計算した。蒸気がシ-ト状流れとなる場合を除いて、低速域では各種測定値によく一致した。
(3)重力が変化する場合:Kutateladzeの限界熱流束の式による重力変化は重力gの4分の一乗に比例している。本研究では、抗力の係数が気泡径によって急増する領域では、気泡の離脱頻度の重力への依存性が小さいこと、熱流束か小さくなると液膜のqへの依存が大きくなる、ことなどについて考慮すれば、よく説明できることを明らかにした。
なお、実験は垂直線について気泡離脱の測定について、主として行なった。
ここでq_<CHF>:限界熱流束、Se:液膜厚さ、Pe:液体密度、Hfg:蒸発の潜熱、f:気泡離脱頻度。
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