2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of evaluation method of heat transfer characteristics in droplet impact on moving hot solid
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20K04326
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤本 仁 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (40229050)
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2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 移動体冷却 / 逆解析 / スプレー冷却 / 沸騰 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉄鋼業では，高速移動する高温鋼板を水スプレーやパイプラミナー流で連続的に急冷強化(熱処理)することで大量生産を実現している．移動体冷却における冷媒の基礎的な熱流動現象が解明できればサイエンスに基づいた熱制御技術の構築が可能となる．本研究の目的は，１．スプレー冷却の基本要素である高温移動体への水液滴の衝突挙動の素過程を観察実験により明らかにすること，および，２．その際の伝熱量を定量化する逆解析手法を構築するとともに、その伝熱特性をラボスケールの実験で解明することである．
令和2年度は「液滴変形挙動の評価のための基盤構築」と「逆解析手法の構築」を行った．前者では、移動加熱ステンレス試験片に液滴列を衝突させ、その際の液滴の変形衝突挙動を観察するための実験装置の開発を行った。加熱面の移動速度および温度、液滴列の衝突速度、衝突角度および液滴間隔などの諸因子を変化させる基礎実験を行い、冷媒の沸騰現象と液体と固体間のスリップ速度で、液滴の合体や反発現象を整理可能であることを見出した。この成果の一部は、日本鉄鋼協会学会誌「鉄と鋼」に掲載された。
また、「冷媒と固体面との衝突で固体面温度の急峻な低下が生じ，冷媒離脱後に熱伝導により温度回復する」という伝熱過程を利用した全く新しい逆解析手法の構築にも取り組んだ。加熱移動鋼板に棒状水噴流を衝突させ、その後速やかに離脱させる実験手法を確立し、その成果の一部を、日本鉄鋼協会春季講演大会で公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍により、実験装置の改良作業および特注部品の作成に支障がでたため、逆解析モデルの検証作業に多少遅れがあるが、研究はおおむね順調に進展しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の計画に沿って研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍により、参加予定であった国際会議が1年の延期となり，国内学会がオンライン開催となったため、旅費の執行額が０円となった。また、本研究費で購入したサーモグラフィーカメラの納品に遅れが生じ、かつ機器の精度検証に時間を要したため、その後に予定していた装置改良にかかわる部品調達(約40万円分)が間に合わなかった。
未執行の旅費２０万円については、開催地が変更された国際会議の参加費用に充当の予定であり、物品費は装置改良に使用予定である。
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