アンモニア・水2成分媒体の沸騰熱伝達と限界熱流束

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650229
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 門出 政則 佐賀大学, 理工学部, 教授 (80109222)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 光武 雄一 佐賀大学, 理工学部, 助手 (20253586) ; 石田 賢治 佐賀大学, 理工学部, 講師 (20304876)
• Keywords: アンモニア・水 / 2成分媒体 / 沸騰熱伝達 / 相変化

Research Abstract

アンモニア・水2成分媒体のプール沸騰熱伝達率を高質量濃度C=1.0-0.5域については,系圧P=0.7-1.5MPaの範囲で、また低質量濃度C=0-0.3域については、系圧P=0.1-0.7MPaの範囲で測定した。その熱伝達の特性は、熱流束の増加につれて低熱流束域、高熱流束域、さらに第二遷移域と変化することが分かった。本研究では、主に高熱流束域と第二遷移域の熱伝達について検討した。熱伝達率の測定値は、C=0.9-0.1の範囲では、それぞれの純媒体と比較して熱伝達率が大きく劣化していたが、C=0.97近傍の熱伝達率は、逆に改善されるという従来の結果と大きく異なる傾向が現れることが明らかになった。また、測定された熱伝達率と2成分系媒体の沸騰熱伝達に対し広く推奨されている予測式と比較検討した結果、その特性がかなり異なっていることが明らかになった。そこで、測定結果を基に従来の予測式の特性と比較検討した結果、Stephan-Kornerの予測式と似た傾向を示すことが分かった。Stephan-Kornerの予測式を手がかりに、高熱流束域と第二遷移域の熱伝達に対する新しい予測式を提案した。
h=1/B((1-C)/h_1+C/h_2) h_1=d_1(P/P_s)^a(fξq)^b/R B=1+A_o|y_1-(1-C)|(0.88+0.12P)ここで、Cはアンモニアの質量濃度で、h_1,h_2は、それぞれの純媒体の沸騰熱伝達率、Bは補正係数である。
なお、y1は2成分蒸気中の水蒸気の質量濃度を示す。また、それぞれの純媒体に対する熱伝達率は、西川・藤田の式を用いた。
i=1;水、i=2;アンモニアを示す。
測定値を最もよく推定するように各係数を決定すると以下のようになった。
【table】
提案された整理式は、低質量濃度域の熱伝達については、異なる傾向を示すことが分かった。

Research Products

• [Publications] 有馬,門出,光武,川村: "アンモニア-水二成分系混合媒体の沸騰熱伝達率"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. 4巻. 481-482 (2000)
• [Publications] 有馬,門出,光武: "アンモニア-水二成分混合媒体の沸騰熱伝達率"第38回日本伝熱シンポジウム講演論文集. (発表予定).