Clarificaion of the relation between wetting front propagation velocity and pool boiling CHF

阐明润湿锋传播速度与池沸腾CHF之间的关系

• 批准号: 21K03895
• 负责人: 小泉 安郎
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03895/
• 关键词: 沸騰熱伝達; 限界熱流束; 濡れ進展速度; プール沸騰

核沸騰による除熱は、きわめて高い熱伝達率を示す高効率の冷却手法だが、限界熱流束を超過すると、沸騰様式が膜沸騰に移行して、熱伝達率が大きく低下する。このため、より高い限界熱流束値を示す高性能伝熱面の開発が、世界各所で精力的に行われている。限界熱流束に至るとき、伝熱面からの入熱によって蒸気泡が生成され、その底部に乾き域が形成される。この後、乾き域外縁の固気液三相界線が内向きに移動して、乾き域が消滅すれば、伝熱面温度は飽和温度近くに維持される。一方、乾き域が際限なく拡大すると、伝熱面の冷却が長期間途絶えて温度上昇し、限界熱流束状態に至る。本考察より、固気液三相界線が内向きに移動する速度（濡れ進展速度）が大きい伝熱面では、乾き域が成長しにくいため、CHFが向上すると考えられる。本研究では、常温条件と核沸騰中の両方で、各種伝熱面の濡れ進展速度を計測し、別途計測するプール沸騰限界熱流束との関係を調べる。得られた結果より、濡れ進展速度を主要変数とする限界熱流束相関式を開発することを目的とする。このため、様々な濡れ進展速度を有する伝熱面を対象に、限界熱流束及び限界熱流束状態に至るときに気泡底部に形成される乾き域の動的挙動を実験的に調べることを目的として、薄板を伝熱面にするとともに、その底部よりレーザー光を入射することで、試験流体中で核沸騰を生じさせる実験系を構築した。また、本実験装置を用いて、限界熱流束時における伝熱面温度の急上昇を良好に計測可能であることを確認した。また、乾き状態にある伝熱面に試験流体を接触させることで、濡れ進展速度を実験的に定量化できることを示した。以上の手続きにより、各種伝熱面について限界熱流束と濡れ進展速度を個別に計測するとともにその関係を系統的に調査するための準備を整えた。

The heat transfer rate of nucleate boiling is higher than that of film boiling, and the heat transfer rate is higher than that of film boiling. The high limit heat flux shows the development of high performance heat transfer surfaces and the energy of various places in the world. Limit heat flux to heat flux, and heat flux to heat flux. The solid-liquid three-phase boundary line in the dry region moves inward, the dry region disappears, and the hot surface temperature is maintained near the saturation temperature. The temperature of a heat transfer surface is limited by the temperature rise and the heat flux state. This paper investigates the speed of inward movement of the solid and liquid three-phase boundary lines (such as the speed of progress), the growth of the dry and dry regions, and the upward movement of the CHF. In this study, the relationship between ambient temperature conditions and nucleate boiling, the rate of heat transfer of various heat transfer surfaces, and the boundary heat flux of nucleate boiling were measured. The result is that the heat flux is increasing rapidly. The heat transfer surface of the sample is subject to heat flux and heat flux, and the heat flux is subject to heat flux and heat flux at the bottom of the sample. This device is used to limit the temperature rise of the hot surface. It is possible to measure it. The state of the fluid is measured by the rate at which the fluid is moving. The above-mentioned manual work, various heat transfer surface, limit heat flow, speed of progress, individual measurement, system investigation, and preparation.