2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of quasi two-dimensional fluid phase change and its application to cleansing of laminated plates
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15K05826
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
松本 充弘 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10229578)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 流体相変化 / 蒸発 / 沸騰 / パターン形成 / マイクロスケール流れ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，変圧器に用いられる積層鋼板に入り込んだ絶縁油の除去のための，高温・減圧条件での蒸気洗浄技術のメカニズム解明のため，平板間隙に閉じ込められた液体が減圧下で示す，流動や蒸発／沸騰現象を定量的に調べた．最終年度にあたる本年は，これまでに蓄積してきたさまざまな条件での可視化実験の結果をまとめて比較するとともに，モデル化の検討を行った．主な成果は以下の通りであり，学術論文３編を公刊したほか，いくつか国際会議で発表した．
(1) 表面粗さについての検討：サンドブラスト加工を外注することにより粗さの異なるガラス板を用意し，平板間隙内の蒸発挙動の粗さ依存性を検討した．蒸発速度や蒸発に伴い形成されるパターンが表面粗さに強く依存することが明らかとなった．
(2) 試料液体についての検討：チェンバー内の温度や圧力を制御できるように装置を改良した上で，水，エタノール，アセトン，ヘプタンについて実験を行った．蒸発速度自体は試料液体の種類によって当然異なるが，蒸発時の流動パターンは水とそれ以外の有機液体に大別できることを見い出した．水の場合は溶存気体の析出に始まる核生成的な蒸発が顕著に見られる一方，有機液体では1mm程度の幅をもつ樹状パターンを形成しながら乾燥領域が広がっていく．
(3) 変圧器内の絶縁油系を模して，減圧下でのグリセリン＋エタノール蒸気系の挙動を調べ，間隙内に浸透したエタノール蒸気がグリセリンを流動化させる様子が観察された．
(4) このような実験結果を説明できる物理モデルの構築を模索した．毛管内の輸送現象や多孔質体内の浸透現象を扱うモデルとしてよく知られているLucas-Washburn式を土台として，流路のランダム性を有効管径として繰り込むように改良することを検討中である．
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